杏鲍菇免疫调节蛋白生物活性及其作用机理

Edible fungi have high content of functional compounds, which can promote public health. Currently majority of researches are focusing on the polysaccharides and proteins rich in Peurotus eryngii (mushroom), which are proved to have immune enhancement, anti-tumor and anti-inflammatory activities. However, there is few studies about the protein structure, the mechanism of immune activity, the protein expression properties and mechanisms of the Peurotus eryngii protein. Based on our previous studies, this project aims to investigating the chemical composition of bioactive protein from Pleurotus eryngii and analysis the protein structure using modern instrumental techniques. We will study the role of bioactive protein from Pleurotus eryngii in the regulation of immune systems in the immunodeficiency animal mode and in vitro cell mode as well as its impact on the in vivo levels and expression of cytokines and on the regulation of NF-κB pathway. In combination of data from in vitro cell culture studies and animal experiments, we will explore the effect of bioactive protein on the immune systems to reveal the relevant mechanism of immunoregulatory function of the bioactive protein from Pleurotus eryngii and clarify its structure-function relationship using established Quantitative models. This study will provide a scientific basis for breeding new variety of high expression of Pleurotus eryngii protein and researching on the expression regulation mechanism of the special protein.

食用菌中富含的多种功能成分可以促进国民健康,杏鲍菇是近年国内生产和消费量最大的食用菌之一。目前对杏鲍菇富的免疫增强、抗肿瘤、抗炎症等多糖、蛋白功能成分的作用研究较多，对杏鲍菇蛋白的结构、免疫功能作用机制、蛋白表达特性及其表达机制的研究还未见报道。本项目在申请者前期杏鲍菇功能作用评价的基础上，基于品种改良基础理论及蛋白特性和蛋白生物化学解析研究，筛选不同品种和制备杏鲍菇免疫活性蛋白，解析杏鲍菇免疫活性蛋白组分的化学结构。研究杏鲍菇蛋白对免疫缺陷动物模型和细胞模型系统生理生化指标调控、细胞因子水平表达和对NF-κB细胞通路的调控作用。从动物整体水平和细胞群体水平解释杏鲍菇蛋白的免疫调节作用机制，阐明杏鲍菇蛋白免疫调节功能作用的构效关系，明晰杏鲍菇免疫蛋白表达特性及其作用机制，为该蛋白高表达品种选育和表达调控机制等研究奠定基础。

杏鲍菇是一种珍稀大型食用菌，其风味独特，营养丰富，含有多种功能活性因子，是极具开发潜力的功能型食品原料，但关于杏鲍菇活性蛋白的结构解析、免疫活性机制、蛋白表达特性等方面的研究未见报道。本研究通过对杏鲍菇活性成分的筛选，建立了杏鲍菇免疫活性蛋白的制备技术，得到了两种具备免疫调节活性的蛋白质，解析了活性蛋白的分子结构，阐明了其发挥免疫调节作用的机制，并揭示了杏鲍菇饮食对免疫调节以及炎症反应的有益作用。主要成果如下：.（1）表征了一种具有免疫激活作用的杏鲍菇蛋白PEP 1b，明确了其对小鼠巨噬细胞的激活作用，阐明了其发挥免疫调节作用的机理：通过诱导NF-κB 和MAPK信号通路中IKK、IκB、JNK3和Erk 1/2等关键蛋白的磷酸化、促进NF-κB p65亚基的核转移作用发挥免疫调节作用，其中TLR4为特异性受体；利用蛋白组学技术，宏观地阐明了PEP 1b对小鼠巨噬细胞免疫信号通路的调控机制： PEP 1b通过调控巨噬细胞碳代谢、能量代谢、免疫系统、信号传导以及运输代谢等生理生化过程、诱导Rap1b、Cox2及Pyk2的表达发挥免疫调节作用。.（2）表征了一种具有抗炎和抑癌活性的杏鲍菇蛋白PEP，明确了PEP对炎症小鼠巨噬细胞的抗炎作用，并阐明其作用机制：PEP通过抑制NF-κB活化以及MAPK通路调节蛋白的磷酸化发挥抗炎作用；通过结肠癌细胞模型，明确了PEP抑制癌细胞增殖的作用和机制：PEP可通过诱导细胞周期蛋白cyclin B、cyclin E、cdc-2、p53和c-PARP的表达，调控癌细胞的细胞周期并诱导细胞凋亡；通过小鼠肿瘤模型，明确了PEP抑制体内肿瘤生长恶化的作用及功能机制： PEP可通过上调细胞周期相关的p21、p53、caspase-3和AKT等蛋白的表达抑制肿瘤的生长。.（3）通过葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎小鼠模型，论证了杏鲍菇饮食具有抑制结肠炎的生理作用，并阐述了其作用机制：杏鲍菇饮食通过降低p-IκB、NF-κB p65、iNOS和TLR4等蛋白的表达，促进抗氧化蛋白HO-1和紧密连接蛋白ZO-1的表达调控体内的免疫炎症反应；同时杏鲍菇饮食可通过改善肠道菌群结构，增加菌群多样，并提高盲肠短链脂肪酸的含量以改善肠道炎症。