小麦水溶性蛋白对脱氧雪腐镰刀菌烯醇乙酰基衍生物去乙酰化机理

Fusarium Head Blight (FHB) is one of the most important fungal diseases in wheat production of China. There are many kinds of type B trichothecenes in the infected wheat spikes, among which deoxynivalenol and its acetylated derivatives (3-ADON and 15-ADON) are the most common contaminants in wheat. Although there are numerous reports on the fates of mycotoxins during cereal-based foods making processes, little information is available on the transformation and deacetylation of 3-ADON and 15-ADON. The study is performed with new insights into the deacetylation of 3-ADON and 15-ADON during wheat-derived products making process. Also, the analysis of regulating levels of acetylation modification protein, the determination of acetylated modification sites of target proteins and the characterization of reaction conditions, including the temperature, pH value and enzyme were performed. It will reveal the complicated interactions between ADONs and the water soluble target proteins, and suggest the correlation between protein acetylation modification and deacetylation of ADONs. The results will clear the deacetylation of deoxynivalenol acetylated derivatives, and explore the potential impact of expressing of acetylated modification protein on wheat processing quality. This study could provide theoretical basis for the changes and transformation of mycotoixns during wheat based products making process, and give scientific risk assessments for mycotoxins contamination during cereals making process.

赤霉病是目前我国小麦生产中最主要的病害之一，其中脱氧雪腐镰刀菌烯醇（ DON）及其乙酰基衍生物(3-ADON、15-ADON）为最为常见真菌毒素。尽管目前针对谷物加工过程中真菌毒素的稳定性有大量报道，而缺乏对其转化机理方面的深入研究。本研究以独特的视角以水溶性蛋白对3-ADON及15-ADON在小麦制品的加工过程中的转化及去乙酰化问题拟进行深入研究。通过对毒素处理后小麦水溶性蛋白中乙酰化修饰蛋白表达水平的分析、乙酰化修饰位点的确定及反应条件与反应途径的解析，可明确小麦水溶性蛋白中的靶蛋白与ADONs之间的复杂互作关系，诠释蛋白质乙酰化修饰与毒素ADONs去乙酰化的关联性，揭示毒素ADONs的去乙酰化机理并探索乙酰化修饰蛋白的表达对小麦加工品质的潜在影响。本研究将为小麦等谷物加工过程真菌毒素的变化提供理论依据，为合理开展谷物及其制品真菌毒素风险评估提供理论支持。

赤霉病是我国小麦等谷物生产中的一种常见病害，致病菌在侵染作物过程中会产生多种真菌毒素（mycotoxins）, 对人畜健康造成威胁。小麦中的常见毒素脱氧雪腐镰孢菌烯醇（DON）及其乙酰基衍生物 (3-ADON、15-ADON) 在小麦加工过程中存在转化关系，即3-ADON与15-ADON 能够发生水解作用脱去乙酰基转化为DON。.本研究通过对小麦蛋白进行分级提取，以小麦清蛋白（水溶性蛋白）、球蛋白、醇溶蛋白与谷蛋白等组分为基质进行了研究，结果表明小麦水溶性蛋白是使3-ADON去乙酰化的关键活性物质。对小麦水溶性蛋白开展SDS-PAGE电泳分析，并通过LC-MS/MS鉴定，发现其主要蛋白亚基的相对分子量为45-72 kDa，此部分的蛋白多为酶类物质，其中参与代谢过程的蛋白酶较多，初步判定小麦中乙酰转移酶（acetyltransferase）、乙酰酯酶、去乙酰基酶（deacetylase）及细胞色素P450等蛋白酶对毒素3-ADON具有去乙酰化作用。. 3-ADON 去乙酰化后其游离乙酰基与辅酶A结合形成乙酰辅酶A，在（组蛋白）乙酰转移酶、去乙酰基酶等的作用影响小麦中乙酰化修饰蛋白的表达水平。与对照相比，在小麦水溶性蛋白中共检测到188个乙酰化肽段，129种乙酰化蛋白，毒素去乙酰化后共有29种乙酰化蛋白水平上调，其中24种新的赖氨酸乙酰化修饰肽段产生，另有20种乙酰化肽段水平下调。而4种乙酰化蛋白修饰位点仅可在对照组检测到，表明游离乙酰基对小麦蛋白的乙酰化修饰水平具有两面性。通过对差异乙酰化修饰蛋白进行GO富集分析发现，差异蛋白涵盖于生物进程、细胞组分与分子功能3个方面。这些蛋白（酶）主要参与代谢、分解及调控等生物过程将潜在影响小麦的多项生理功能。. 本研究揭示了DON毒素及其乙酰基衍生物在小麦加工过程中的稳定性及转化机制，为小麦加工过程毒素风险评估提供理论依据。