《珠母貝間液對珍珠質形成的分子調控機理》是依託清華大學，由張榮慶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：珠母貝間液對珍珠質形成的分子調控機理
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：張榮慶
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海洋雙殼貝類的貝殼和珍珠是碳酸鈣生物礦化的產物，因其優良的材料學特性及經濟價值而備受關注。貝類礦化組織由外套膜、貝殼和間液組成。間液位於二者之間，是基質蛋白、礦化離子運輸和貯存的主要場所，是碳酸鈣礦化的微環境，對貝殼生長和珍珠質形成至關重要，但因其取材難、間液功能多樣、組成複雜、研究手段單一等原因而研究較少，限制了貝類生物礦化機理研究的發展。本項目擬構建適用於間液的碳酸鈣體外結晶實驗體系，對間液中的生物大分子（蛋白質、糖蛋白、肽等）進行系統的分離鑑定和功能研究，初步篩選出間液中對貝殼生長和珍珠質形成起到重要的調控作用的生物大分子（或組分）2-3種，對其在貝類生物礦化中的調控作用及其機理進行深入研究。以期闡明珍珠質形成的分子機理，為珍珠生產提供理論指導。
結題摘要
間液位於貝類貝殼和外套膜之間，對貝殼生物礦化和珍珠質形成具有重要作用。本研究以合浦珠母貝間液為研究對象，利用多種方法研究間液對珍珠質形成的分子調控機理。間液體外結晶實驗表明，間液蛋白對礦化前體離子具有荷載作用，能夠抑制碳酸鈣結晶發生。珠核體外結晶實驗表明，在插入的珠核表面間液能夠控制碳酸鈣晶體以類似天然珍珠質片層的結構逐漸沉積。平板珍珠實驗表明，外套膜分泌的基質蛋白可能通過間液和貝殼內層膜系統來調控文石晶體的成核和生長。運用HPLC疏水層析和LC-MS質譜鑑定，得到了57種間液蛋白，對其中重要的蛋白進行了進一步功能分析。其中，基質蛋白PfN23能夠抑制幼貝發育，影響珍珠層形成，在體外蠶絲蛋白框架下誘導文石晶體形成；PfN44能夠抑制文石小片過度生長，並在體外抑制文石形成，促進含鎂方解石形成。結合糖基化染色和LC-MS鑑定，獲得128條可能具有糖基化修飾的間液蛋白。其中，ACCBP能夠通過形成兩個五聚體組成的十聚體來穩定ACC的形成。同時，克隆並鑑定了軟骨基質蛋白（CMP）和蛋白聚糖核心蛋白（ACP）兩種糖蛋白，生物信息分析和缺刻實驗表明其在貝殼修復中其作用。利用10KD超濾管、陰離子交換和LC-MS等方法對間液中的天然小肽（＜10KD）進行分析鑑定，分別獲得兩種小肽：富含賴氨酸基質蛋白和DT252。研究結果顯示，富含賴氨酸基質蛋白的新成員在合浦珠母貝胚胎髮育的D型期、幼貝期和成體貝時期的外套膜組織中特異表達，RNAi抑制後可引起貝殼內表面顯微結構異常；DT252則通過抑制碳酸鈣晶體生長方向從而控制晶體有序生長，形成貝殼的精細結構。我們的研究成果深入闡釋了間液及間液蛋白在貝殼及其珍珠質生物礦化中的作用，為揭示海洋生物礦化的分子機制提供了一定的證據，同時也能夠為珍珠養殖生產提供理論指導。
