利用语义网技术实现的分布式异构食品微生物数据整合

随着高通量测序技术的迅速发展和食品微生物研究的逐步深入,产生了大量的数据和知识,且以不同的数据格式分布在各种数据库中。为了更好地支持食品微生物的相关研究,从各种分布式、异构的数据和知识中,进行数据提取与转换,并形成一个整合的数据平台显得尤为重要。FoodMicrobes数据库利用语义网技术,建立了一个食品微生物的整合型数据平台。该平台从各种开放的公共数据库,提取了与食品微生物相关的基因、基因组、基因功能、蛋白质序列与结构、代谢途径、文献、专利等信息,利用RDF的方法,对数据进行转换,并建立了数据之间的关联,实现了数据整合,是目前在食品微生物领域以语义网方式建立的第一个数据库。在该平台中,实现了将食品微生物的物种、菌株层面的宏观信息与基因组、蛋白质、代谢与功能等微观层面信息的贯通,并通过友好的数据检索界面,为用户进行食品微生物研究提供了重要的工具。     

僵蚕药材蛋白质分级指纹图谱建立及产地鉴定相关分子研究

建立云南与四川僵蚕药材的总蛋白质指纹图谱及分级指纹图谱,对比分析以发现其中的差异表达蛋白质分子并进行鉴定及生物信息学分析,探索其用于产地鉴定的可行性。提取两种僵蚕的酸溶、碱溶、水溶及醇溶性总蛋白质,对其进行丙酮分级沉淀,对所得样品进行SDS-PAGE指纹图谱对比分析,对所得差异条带进行LC-MS/MS分析,数据库检索后进行生物信息学分析。两种僵蚕的总蛋白质指纹图谱相似度很高,难以据此进行产地鉴定;两种僵蚕的分级指纹图谱则有较显著差异,有望用于产地鉴定;依据分级指纹图谱差异共鉴定出β-葡萄糖苷酶、抗胰凝乳蛋白酶、抗胰蛋白酶、含脂肪酶结构域蛋白等273种蛋白质。云南与四川僵蚕的蛋白质组成及其分级指纹图谱存在显著差异,有望用作产地鉴定的分子依据;醇溶蛋白质构建分级指纹图谱可以提供更加丰富的信息及更好的分辨率;分级指纹图谱技术具有简便易行、分辨率较高的优点,为其他中药材的产地鉴定研究提供了方法学思路。     

ERIC-PCR分子杂交技术分析大熊猫肠道菌群结构

目的了解大熊猫肠道微生物区系结构的相似性和稳定性,并找出大熊猫肠道微生物群落结构的变化与健康状况的关系。方法对上海动物园及上海野生动物园所饲养的3只大熊猫2次采集的粪便样品进行微生物群落总DNA的抽提,并以此为模板获得反映肠道微生物群落结构特征的ERIC—PCR和Southern杂交指纹图谱,比较各DNA样品指纹图谱的相似性指数。结果除国庆(大熊猫)的第1次采集的样品(当时处于腹泻状态),其他各DNA样品的ERIC-PCR及Southern杂交指纹图谱的相似性都达到85％～100％;佳斯及川川(大熊猫)2个个体2次采集的样品之间ERIC指纹图谱的相似性分别为93％和87％,而国庆腹泻时的样品与健康时的样品之间则为71％。结论大熊猫不同个体之间肠道微生物群落结构比较相似,而且同一个体在不同时期表现出比较高的稳定性,但当个体的健康出现问题时肠道优势菌菌群结构有一定波动。所采用的DNA提取方法、ERIC—PCR和Southern杂交指纹图谱的高度重复性证明了之一分子生态学技术在大熊猫肠道微生物区系动态监测中的可行性。     

5个生姜品种的蛋白电泳指纹图谱研究

目的：研究5个生姜品种的鉴定。方法：利用蛋白质聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）指纹图谱分析、鉴别5个生姜品种。结果：5个样品的蛋白质PAGE指纹图谱具有一定差异。结论：PAGE指纹图谱可用于生姜品种鉴定与质量评价。     

Bt Cry1Ac毒素筛选的粉纹夜蛾离体抗性细胞与敏感细胞蛋白质组的差异分析

采用双向电泳技术和肽质量指纹图谱技术分析了Bt Cry1Ac毒素筛选的粉纹夜蛾Trichoplusia ni抗性BTI-Tn-5B1-4细胞与同源敏感细胞的蛋白质组的差。用Melanie ViewerⅡ软件在抗性细胞的双向电泳图谱上检测到的平均蛋白质点数为707±25个（n=3）,在敏感细胞的双向电泳图谱上检测到的平均蛋白质点数为637±19个（n=3）,其中分辨率高、重复性良好的显著差异点有10余个。对其中的一个敏感细胞特有的显著差异斑点进行了肽质量指纹图谱分析,经数据库 查询表明该蛋白质与胞质外周蛋白具有同源性。     

山茱萸药材指纹图谱的研究

以乙腈—磷酸梯度洗脱,用高效液相色谱法建立山茱萸药材的指纹图谱。用方法学考察,表明其精密度高,重现性好。实验测定多批样品图谱,共确定10个共有指纹峰,采用相关系数法计算不同样品指纹图谱之间相似度,结果表明指纹图谱相似度大小与药材品质有关。     

PCR指纹图谱技术分析人体口腔内微生物菌群结构

目的 应用PCR-DGGE指纹图谱技术对人体口腔微生物菌群结构进行系统性研究.方法 对1例健康人唾液周期性采集的样品和8例健康人个体的唾液与牙菌斑采集的样品,进行微生物群落总DNA的抽提.以此为模板扩增16S rRNA V3可变区,产物经DGGE指纹图谱分析其组成结构,并运用UVIBAND/MAP等软件比较所得群落指纹图谱的相似性指数.结果 同一健康人个体不同采样时间的唾液菌群结构相似性系数＞74%,通过对不同健康个体口腔样本的研究,发现同一个体的唾液与牙菌斑菌群结构存在差异（84%～95%）.结论 同一健康个体其唾液微生物菌群在一定时间内基本稳定,仅有微小的变化;唾液与同个体牙菌斑的微生物组成虽然存在差异,但这种差异要明显小于个体间的差异.     

不同培养基对SELDI-TO FMS细菌蛋白指纹图谱的影响

目的检测不同培养基对细菌蛋白SELDI-TOF MS指纹图谱的影响。方法 3株参考菌株分别接种在不同培养基中,利用SELDI-TOF MS检测蛋白指纹图谱,分析其异同。结果在所有培养基中参考菌株ATCC 12600、ATCC 25922和ATCC 27853蛋白质谱图恒定表达的蛋白峰个数为11、11、9个,同时菌株在不同培养基中也表达少量其独特的蛋白峰。结论比较不同培养基上生长的同株菌蛋白指纹图谱,显示在不同培养基其细菌特征蛋白恒定表达。     

胆管癌患者与健康志愿者血清样品蛋白质表达差异分析

胆管癌（cholangiocarcinoma,CCA）是一种难于早期诊断和治疗的恶性肿瘤.利用蛋白质组学技术以期筛选出人血清中具有医学价值的胆管癌癌变的标志物.利用白蛋白/IgG去除试剂盒去除血清中高丰度的白蛋白和IgG,再经丙酮沉淀得到高质量的血清样品.样品经双向电泳（2-DE）得到了分辨率较好的胆管癌血清的蛋白点图谱.利用Image Master 2D软件对比分析了胆管癌病人和正常健康对照组的2-DE图谱.其中,表达上调蛋白有8个,表达下调蛋白有6个.用质谱获得上述差异蛋白的肽质量指纹图谱,并经数据库检索共鉴定出了11种差 异蛋白质,其中8种蛋白质的表达与胆管癌密切相关.本研究为阐明胆管癌的机理提供了一条新途径.     

家蚕丝腺蛋白质组学研究方法的建立

通过高精度的双向电泳技术对家蚕中部丝腺组织的蛋白质进行分离,采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix-assistedlaserdesorption/ionizationtimeofflightmassspectrometry,MALDI-TOF-MS)对其中一些表达量较高的蛋白点进行鉴定,并利用GPMAW(GeneralProtein/MassAnalysisforWindows)软件结合家蚕基因组预测的蛋白质数据库构建本地的肽质量指纹图谱数据库,对所得到的肽质量指纹图谱进行分析。研究发现,经过双向凝胶电泳及其图象分析技术,硝酸银染色和考马斯亮蓝染色分别能分离出500个以上和100个以上的蛋白点。这些蛋白质点主要集中在分子量15~90kD区域,等电点pH3·5~7之间。MALDI-TOF-MS鉴定的25个考染蛋白点中有60%以上的PMF(PeptideMassFingerprint)的信号峰较强。在数据库检索过程中,利用家蚕肽质量指纹数据库所得检索结果与在Mascot的检索结果相比,前者不仅能够准确鉴定出一些已有研究报道的蛋白,从而验证检索方法的可行性,而且还能够对一些已经被家蚕基因组数据库所预测但未曾报道的新蛋白质进行鉴定,从而建立了一整套适合于家蚕蛋白质组研究的方法,并为其它绢丝昆虫蛋白质组研究提供了重要参考。     

白芷醇溶蛋白质提取工艺优化及其指纹图谱研究

目的：基于响应面设计优化白芷醇溶蛋白质提取工艺，并研究其指纹图谱特征。方法：首先考察液料比、提取时间、乙醇浓度、提取温度四个单因素对白芷醇溶蛋白质提取率的影响，再通过Box-Behnken方法对影响提取率的工艺因素进行响应面优化，最后对白芷及易混淆药材的醇溶蛋白质指纹图谱进行对比分析。结果：最佳提取工艺条件为：液料比13∶1(mL/g)，提取时间8.75 h，乙醇浓度42%，提取温度45℃，在此条件下提取率为0.294%。SDS-PAGE分析表明白芷醇溶蛋白质样品分子量范围介于15～95 kDa,91.4 kDa与65.6 kDa分子为高丰度蛋白质。此外，白芷与天花粉、粉葛、山药的醇溶蛋白质指纹图谱有显著差异。结论：利用响应面法优化了白芷醇溶蛋白质的提取工艺，并建立其专属性SDS-PAGE指纹图谱，为其分子鉴定及资源开发提供实验依据。     

帕金森病和正常人外周血单个核细胞的蛋白质组差异分析

目的:通过研究帕金森病和正常外周血单个核细胞(PBMC)的蛋白质组差异,初步探讨外周免疫系统与帕金森病的病理联系.方法:用固相pH梯度双向凝胶电泳分离人帕金森病和正常单个核细胞总蛋白质,考马斯亮蓝染色,PDQuest 2-DE软件分析,对部分差异蛋白质点进行基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)测定其胶内酶解后的肽质指纹图谱,用Mascot查询系统查询SWISS-PROT数据库.结果:获得了分辨率和重复性均较好的双向电泳考染图谱,对其中的21个差异蛋白质点分别进行肽质指纹分析,经数据库查询,初步鉴定为一些与蛋白降解、抗氧化应激、信号转导、细胞骨架、细胞周期调控等有关的蛋白质.结论:建立了帕金森病PBMC的双向凝胶电泳图谱,提示帕金森病和正常的PBMC的蛋白质表达具有差异.     

宏蛋白质组学信息分析的基本策略及其挑战

宏蛋白质组学是一门新型科学,它运用质谱技术规模化地采集自然界微生物种群的蛋白质信息,并结合多种组学数据,开展微生物种群的遗传特征及其生物功能的研究.宏蛋白质组学的信息分析与传统蛋白质组学方法有较大的不同,亟需拓展新的分析思路.由于宏蛋白质组的研究对象是复杂度极高的微生物样品,因此,需要构建尽可能囊括样本中所含微生物的基因组信息的物种数据库.面对庞大的数据库,必须考虑到分析过程中所消耗的计算资源和鉴定结果的质控标准,因此,需要高度优化库容量、搜库、假阳性控制等参数.鉴于宏蛋白质组数据中广泛存在复杂的同源蛋白质序列,因此,需要充分利用NCBI数据库中的分类信息进行匹配,并运用LCA算法过滤处理才能将蛋白质有效地归组到物种.本文立足于宏蛋白质组学信息分析,从宏蛋白质组的数据库建立、蛋白质归并、生物学意义发掘等几个方面着手,对该领域的发展现状、面临挑战以及未来研究方向进行了评述.     

基于TP-M13-SSR指纹图谱的中国原产苹果属植物分子身份证的建立

利用TP-M13-SSR分子标记方法,构建27份中国原产苹果属植物在12个SSR位点的指纹图谱,运用条码技术生成其分子身份证。12对引物共获得251个等位基因,平均21个。引物多态性好,仅用引物CH05b06即可区分全部供试材料。27份苹果材料在12个SSR位点遗传多样性、多态性信息含量和位点杂合度的变化范围为0.6620～0.9455、0.6327～0.9211和0.6538～0.9319。基于CH05b06位点处获得的指纹谱图即可得到每份供试材料独有的分子身份证。TP-M13-SSR分子标记技术适用于苹果属植物种质资源的指纹图谱构建,利于分子基础数据库的积累。基于苹果种质资源TP-M13-SSR指纹图谱可获得每份苹果种质资源独有的分子身份证。     

基于质谱和生物信息学分析的小菜蛾蛋白质鉴定

本研究以非模式昆虫小菜蛾Plutella xylostella为材料, 对比2, 3, 4龄幼虫的蛋白质组双向电泳图谱, 得到24个蛋白质差异点, 从中选取了编号为1111的差异表达蛋白质点进行质谱鉴定和生物信息学分析. 采用胶内酶解的多肽进行MALDI-TOF/TOF分析, 获得该点的肽质量指纹图谱（PMF）及串联质谱（MS/MS）图谱。将获得的PMF分别用MASCOT和ProFound等常用软件在NCBInr的Metazoa蛋白质数据库进行搜索, 匹配结果不理想. 进一步用PMF+MS/MS谱图搜索NCBInr的Metazoa蛋白质数据库, 以及小菜蛾EST数据库。 在NCBInr库中匹配结果为拟暗果蝇Drosophila pseudoobscura中的一种假定蛋白GA18218-PA, 而用EST库搜索的结果为家蚕Bombyx mori的ATP合酶的亚基。为验证搜索结果, 将该蛋白质点进行磺基异硫氰酸苯酯（SPITC）化学衍生后de novo测序, 最后确认该点可能为ATP合酶的一个亚基。最后着重讨论了蛋白质的质谱鉴定与生物信息学分析的联合使用, 希望据此选择出最适合于非模式昆虫蛋白质组学鉴定的方法。     

大花黄牡丹种子的质量评价及初步抗氧化活性研究CSCD

结合一测多评(QAMS)和指纹图谱建立大花黄牡丹种子的质量评价方法,并对其抗氧化活性进行初步评价。采用Agilent DB-FATWAX柱(0.25 mm×30 m,0.25μm),载气为高纯氮气,程序升温,检测器为氢火焰离子化检测器。以油酸甲酯为内参,所建相对校正因子重现性良好,采用t检验计算出QAMS与外标法所测含量结果的P值均大于0.05;不同产地大花黄牡丹样品指纹图谱与对照指纹图谱的相似度均大于0.99;表明QAMS、指纹图谱可用于大花黄牡丹种子的质量评价。主成分分析(PCA)结果显示,大花黄牡丹与牡丹样品数据点可区分为2类。通过DPPH和Fe^(3+)还原法对比分析发现,大花黄牡丹种皮的自由基清除率和Fe^(3+)还原能力要高于牡丹品种,而籽油的抗氧化能力则与牡丹无明显差异。本研究建立的测定分析方法准确、简便、可行。将一测多评结合指纹图谱可以有效评价不同产地大花黄牡丹种子的质量。大花黄牡丹种皮和种仁的抗氧化效果明显,可以用作食品、化妆品等新产品研发。     

不同工艺制备银杏叶提取物的FTIR和热分析谱图特征分析

为建立银杏叶提取物的指纹图谱提供参考依据,分别对不同分离纯化方法制备的银杏叶提取物进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热分析(TG-DTG)测定,并对相关的谱图进行了特征分析.通过对各谱图比较分析结果表明,不同制备工艺的银杏叶提取物的FTIR和TG-DTG谱图的都有其各自的物质特征,FTIR和TG-DTG给出的是样品的整体信息,提供的信息能很好地反映银杏叶提取物的整体性,比单一指标成分的测定所提供的信息要更多、更有特征.     

家蚕脂肪体蛋白质组学研究

通过高精度的双向电泳技术对家蚕末龄幼虫的脂肪体组织进行了研究,采用基质辅助质量飞行时间质谱对其中一些表达量较高的蛋白点进行了鉴定,并利用GPMAW软件结合家蚕基因组预测的蛋白质数据库构建了本地的肽质量指纹图谱数据库,对所得到的肽质量指纹图谱进行了分析。研究发现,经过双向凝胶电泳及其图象分析技术,银染可以分离出722个清晰蛋白点,这些蛋白质主要集中在分子量15～90kD区域,等电点pH4～8之间。MALDI-TOF-MS鉴定的41个蛋白点中都有较强的肽质量指纹信号峰,其中34个蛋白点得到了成功鉴定,其中包括了大量参与代谢的酶类、不同分子量的热激蛋白、重要的血液蛋白30K,Actin3等,这一结果对人们进一步认识家蚕脂肪体提供了有利的帮助。     

利用基因组学和MALDI-TOF MS技术鉴定放线菌纲细菌的核糖体蛋白质标志物

【目的】基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)法基于微生物的特征蛋白指纹图谱鉴定菌种,本研究利用基因组学和MALDI-TOFMS技术鉴定放线菌纲细菌的核糖体蛋白质标志物。【方法】从MALDI-TOF MS图谱数据库选取放线菌纲代表菌种,在基因组数据库检索目标菌种,获取目标菌株或其参比菌株的核糖体蛋白质序列,计算获得分子质量理论值,用于注释目标菌株MALDI-TOFMS指纹图谱中的核糖体蛋白质信号。【结果】从8目,24科,53属,114种,142株放线菌的MALDI-TOFMS图谱中总共注释出31种核糖体蛋白质。各菌株的指纹图谱中核糖体蛋白质信号数量差异显著。各种核糖体蛋白质信号的注释次数差异显著。总共15种核糖体蛋白质在超过半数图谱中得到注释,注释次数最高的是核糖体大亚基蛋白质L36。【结论】本研究找到了放线菌纲细菌MALDI-TOF MS图谱中常见的15种核糖体蛋白质信号,可为通过识别核糖体蛋白质的质谱特征峰鉴定放线菌的方法建立提供依据。     

板栗疫病菌致病性机理的双向凝胶电泳法研究

双向凝胶电泳技术是蛋白质组学研究的基础性技术平台。如何得到一张高质量的双向凝胶电泳图谱是进行后续研究的关键。为探索适用于板栗疫病菌可溶性总蛋白的最佳提取条件,从蛋白组学角度来探索板栗疫病菌致病性机理,比较了目前在丝状真菌中常用的两种蛋白质提取方法,制备的蛋白质样品经双向凝胶电泳后,在凝胶上呈现的蛋白质斑点的丰度和分布特点。结果表明,两种方法获得的蛋白质主要集中分布在pH4~7的范围内;TCA-丙酮沉淀法得到的图谱分辨率高但是蛋白质总量很少。裂解液-TCA-丙酮沉淀法得到的蛋白质总量较大,通过cleanupkit处理后图谱分辨率可以达到差异蛋白组的要求。随机提取几个银染蛋白点用MALDI-TOFMS/MS进行分析,可以得到高质量的肽质量指纹谱。表明该样品制备方法可以满足蛋白质鉴定的要求。