【摘要】：在集約化養(yǎng)殖環(huán)境下,熱應激已成為現(xiàn)代家禽生產(chǎn)中普遍關(guān)注的全球性問題。熱應激可導致肉雞的采食量下降、生長速度變慢、飼料轉(zhuǎn)化率低,肉品質(zhì)變差等不利影響,并且嚴重影響肉雞免疫力甚至導致肉雞死亡率,給肉雞生產(chǎn)帶了巨大經(jīng)濟損失。為了闡明高溫環(huán)境下肉雞熱應激調(diào)控機制,本項目使用高通量蛋白質(zhì)組和磷酸化蛋白質(zhì)組學技術(shù),分析了熱處理前期和后期肉雞肝臟中蛋白質(zhì)和磷酸化修飾的變化。首先使用SWATH非標蛋白質(zhì)組技術(shù)研究熱處理中期(72小時)肉雞肝臟中蛋白質(zhì)變化,一次鑒定到4271個蛋白及對應的36073條多肽,并發(fā)現(xiàn)257個蛋白與熱應激調(diào)控密切相關(guān)。GO注釋和通路分析表明,這些蛋白主要涉及機體氧化還原過程、蛋白質(zhì)折疊、信號傳導及負凋亡調(diào)控等生物功能,參與能量代謝通路、氨基酸代謝通路、脂類代謝通路和免疫調(diào)節(jié)相關(guān)的代謝通路。通過生物信息學深度挖掘蛋白功能發(fā)現(xiàn),熱應激下肉雞主要通過抑制細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)通路影響肝細胞凋亡；通過增強甲硫氨酸的體內(nèi)合成增強機體抗氧化能力；通過增加兒茶酚胺類化合物加快呼吸頻率以達到降溫的目的。蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化是調(diào)節(jié)生命活動的一個重要蛋白質(zhì)翻譯后修飾過程,對體內(nèi)信號傳導、蛋白功能和新陳代謝具有至關(guān)重要的調(diào)控作用。我們在72小時樣品的蛋白質(zhì)組分析過程中發(fā)現(xiàn)ERK信號通路受到抑制,且與ERK信號通路有密切關(guān)系的蛋白質(zhì)磷酸化多數(shù)發(fā)生在處理早期。為了調(diào)查熱處理早期肉雞肝臟中磷酸化蛋白質(zhì)的變化,我們使用Ti02富集熱處理24小時后樣品中的磷酸化蛋白,并使用iTRAQ同位素標記實現(xiàn)對磷酸化肽段的定量分析。實驗最終鑒定到6556個磷酸化修飾多肽(FDR0.5%),對應1 686個磷酸化修飾蛋白,尋找到46個差異表達磷酸化蛋白。通過生物信息學分析,證實肉雞熱應激調(diào)控過程中,調(diào)控信號傳導是通過SRC→PBK→AKT→RAS→C-RAF→MAPK/ERK信號途徑實現(xiàn)的下游信號傳遞。通過以上兩個方面研究發(fā)現(xiàn)與熱應激調(diào)控相關(guān)的相關(guān)蛋白和磷酸化蛋白,并確定磷酸化蛋白的修飾位點的變化,并使用生物信息學系統(tǒng)地分析磷酸化蛋白之間的聯(lián)系,進一步分析這些蛋白參與機體調(diào)控機理和途徑,最終在蛋白質(zhì)水平闡明肉雞響應熱應激調(diào)控的分子機制,為今后通過遺傳育種和營養(yǎng)調(diào)節(jié)等措施提高肉雞的自我適應能力提供理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:In intensive farming environment, heat stress has become a global problem in modern poultry production. Heat stress could lead to the decrease of feed intake, slow growth rate, low feed conversion rate, poor meat quality and other adverse effects. It also seriously affected the immunity of broilers and even led to the mortality of broilers, which caused a huge economic loss to broiler production. In order to elucidate the regulation mechanism of heat stress in broilers under high temperature, the changes of protein and phosphorylation modification in the liver of broilers were analyzed by using high-throughput proteomics and phosphorylation proteomics techniques in the early and late stages of heat treatment. SWATH nonstandard proteome technique was used to study the changes of protein in the liver of broiler chickens at the middle stage of heat treatment (72 hours). 4271 proteins and 36073 corresponding polypeptides were identified at one time. It was found that 257 proteins were closely related to heat stress regulation. GO annotation and pathway analysis showed that these proteins were mainly involved in biological functions such as redox process, protein folding, signal transduction and negative apoptosis regulation, and participated in energy metabolism pathway. Amino acid metabolic pathway, lipid metabolic pathway and immune regulation related metabolic pathway. Through deep bioinformatics, it was found that heat stress mainly affected hepatocyte apoptosis by inhibiting extracellular signal-regulated kinase (ERK) pathway, and enhanced the antioxidant capacity by enhancing the synthesis of methionine in vivo. By increasing catecholamines to speed up the respiratory rate to achieve the purpose of cooling. Protein phosphorylation and dephosphorylation is an important process of protein post-translational modification, which plays an important role in regulating signal transduction, protein function and metabolism in vivo. We found that the ERK signaling pathway was inhibited during the 72-hour proteome analysis, and that the phosphorylation of proteins closely related to the ERK signaling pathway occurred in the early stage of treatment. In order to investigate the changes of phosphorylated proteins in the liver of broilers at the early stage of heat treatment, we used Ti02 to enrich the phosphorylated proteins in the samples after 24 hours heat treatment, and to quantitatively analyze the phosphorylated peptides using iTRAQ isotopic markers. 6556 phosphorylated polypeptides (FDR0.5%) were identified, corresponding to 1 686 phosphorylated modified proteins, and 46 differentially expressed phosphorylated proteins were found. Through bioinformatics analysis, it was proved that during the process of heat stress regulation in broilers, the regulated signal transduction was downstream signal transduction through SRC PBK AKT RAS C-RAF MAPK/ERK signal pathway. Through the above two studies, we found the related proteins and phosphorylated proteins related to heat stress regulation, and determined the changes of phosphorylated protein modification sites, and used bioinformatics to systematically analyze the relationship between phosphorylated proteins. Further analysis of these proteins involved in the organism regulation mechanism and pathway, finally at the protein level to elucidate the regulation of the response to heat stress in broilers molecular mechanism, It provides a theoretical basis for improving the self-adaptive ability of broilers by means of genetic breeding and nutrition regulation in the future.
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：博士后
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S858.31

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本文編號：2268164