摘""要:巴西橡膠樹(Hevea"brasiliensis)膠乳底部成分生物膜(包括黃色體和Frey-Wyssling復(fù)合體)的生物化學(xué)組成(膜脂與膜蛋白)變化可能影響排膠過程中的膠乳凝固和乳管切口的堵塞速度,進而阻止排膠并降低產(chǎn)量。本研究旨在發(fā)現(xiàn)底部成分中影響膠乳穩(wěn)定性/凝固速度的脂質(zhì)種類。選取膠乳快速凝固和正常速度凝固2種橡膠樹,采用液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(正、負離子2種檢測模式),對2種膠乳底部成分的脂質(zhì)進行定性和定量分析,獲得差異脂質(zhì)信息。正常排膠樹膠乳底部成分中,磷脂酰乙醇胺是豐度最高的甘油磷脂亞類(負離子模式下約占總脂的22%,正離子模式下約占總脂的5.9%),高于磷脂酰膽堿(正離子模式下約12%,負離子模式下約4%);磷脂酸有較高豐度(正離子模式下約4%,負離子模式下約12%),與磷脂酰膽堿相當;心磷脂在底部成分中豐度較高(約6%,負離子模式),可能存在于Frey-Wyssling復(fù)合體中。膠乳易凝橡膠樹底部成分心磷脂顯著下降(降至約3.4%,負離子模式)。底部成分的磷脂占比在31%~56%之間,中性脂占35%~54%,糖脂僅占1%~2%。底部成分存在豐度和數(shù)量較高的非雙層磷脂,即磷脂酰乙醇胺、磷脂酸和心磷脂,顯示膠乳底部成分的高度動態(tài)性質(zhì)。易凝膠乳心磷脂的大幅下調(diào)可能影響底部成分的穩(wěn)定性,進而影響膠乳凝固、乳管堵塞和排膠。本研究關(guān)于底部成分高豐度非雙層磷脂的發(fā)現(xiàn),為膠乳凝固、乳管堵塞機制的研究提供新視角。
關(guān)鍵詞:巴西橡膠樹;膠乳底部成分;Frey-Wyssling復(fù)合體;脂質(zhì);心磷脂中圖分類號:S59""""""文獻標志碼:A
Analysis"of"Lipids"Affecting"Latex"Coagulation"in"the"Bottom"Fractions"of"the"Latex"of"Hevea"brasiliensis
DAI"Longjun,"YANG"Hong,"GUO"Bingbing,"LIU"Mingyang,"WANG"Lifeng
Key"Laboratory"of"Biology"and"Genetic"Resources"of"Rubber"Tree,"Ministry"of"Agriculture"and"Rural"Affairs"/"State"Key"Laboratory"Incubation"Base"fornbsp;Cultivation"amp;"Physiology"of"Tropical"Crops"/"Rubber"Research"Institute"/"Chinese"Academy"of"Tropical"Agricultural"Sciences,"Haikou,"Hainan"571101,"China
Abstract:"The"bottom"fraction"of"the"latex"from"the"Brazilian"rubber"tree"(Hevea"brasiliensis),"specifically"the"biological"membranes"that"includes"lutoids"and"the"Frey-Wyssling"complex,"may"undergo"changes"in"its"membrane"lipids"and"membrane"proteins."The"changes"could"affect"the"coagulation"rate"of"the"latex"during"the"tapping"process"and"the"speed"of"blockage"of"the"incision"of"the"latex"vessels,"thereby"preventing"the"flow"of"latex"and"reducing"yield."Two"types"of"rubber"trees"with"rapid"and"normal"coagulation"rates"of"latex"were"selected."Liquid"chromatography-mass"spectrometry"technology"(with"both"positive"and"negative"ion"detection"modes)"was"used"to"qualitatively"and"quantitatively"analyze"the"lipids"in"the"bottom"fraction"of"the"two"types"of"latex,"obtaining"information"on"differential"lipids."In"the"bottom"fraction"of"the"latex"from"trees"with"normal"coagulation"rates,"phosphatidylethanolamine"was"the"most"abundant"phospholipid"subclass"(accounting"for"about"22%"of"total"lipids"in"negative"ion"mode"and"about"5.9%"in"positive"ion"mode);"it"was"greater"than"phosphatidylcholine"(about"12%"in"positive"ion"mode"and"about"4%"in"negative"ion"mode);"phosphatidic"acid"had"a"high"abundance"(about"4%"in"positive"ion"mode"and"about"12%"in"negative"ion"mode),"comparable"to"phosphatidylcholine;"cardiolipin"was"abundant"in"the"bottom"fraction"(about"6%"in"negative"ion"mode)"and"may"be"present"in"the"Frey-Wyssling"complex."In"the"rubber"trees"prone"to"rapid"coagulation,"cardiolipin"in"the"bottom"fraction"significantly"decreased"to"about"3.4%"in"negative"ion"mode."The"phospholipids"in"the"bottom"fraction"accounted"for"31%-56%,"neutral"lipids"35%-54%,"and"glycolipids"only"1%-2%."The"bottom"fraction"contained"a"high"abundance"and"quantity"of"non-bilayer"phospholipids,"namely"phosphatidylethanolamine,"phosphatidic"acid,"and"cardiolipin,"showing"a"highly"dynamic"nature"of"the"latex"bottom"fraction."The"significant"downregulation"of"cardiolipin"in"the"latex"prone"to"rapid"coagulation"may"affect"the"stability"of"the"bottom"fraction,"thereby"affecting"latex"coagulation,"laticifer"blockage,"and"latex"flow."The"discovery"of"high"abundant"non-bilayer"phospholipids"in"bottom"fraction"in"this"study"introduces"a"new"perspective"into"the"research"of"latex"coagulation"and"laticifer"blockage"mechanisms.
Keywords:"Hevea"brasiliensis;"latex"bottom"fraction;"Frey-Wyssling"complex;"lipid;"cardiolipin
DOI:"10.3969/j.issn.1000-2561.2024.12.023
巴西橡膠樹(Hevea"brasiliensis)是生產(chǎn)天然橡膠的主要植物。底部成分(bottom"fraction)是橡膠樹膠乳經(jīng)高速離心后形成的3層結(jié)構(gòu)的底層[1],主要包含黃色體(lutoid)和Frey-Wyssling復(fù)合體(FW復(fù)合體),分別為膠乳的第二和第三大亞細胞組分[2]。黃色體被認為與膠乳凝固關(guān)系密切,而FW復(fù)合體與膠乳凝固的關(guān)系則較少有文獻提及。黃色體是橡膠樹特有的亞細胞結(jié)構(gòu),類似于植物的液泡或動物的溶酶體,在膠乳中體積占比為10%~20%[3];FW復(fù)合體的功能尚未明確,其體積占比為2%~3%。除了黃色體和FW復(fù)合體,底部成分還包含少量的線粒體、核糖體和高密度橡膠粒子[3]。
本研究發(fā)現(xiàn),不同的橡膠樹個體的膠乳凝固速度與凝固物形態(tài)存在差異:有些橡膠樹的膠乳采集后1"h內(nèi)即發(fā)生凝固,有些則需3~4"h或更長時間才發(fā)生凝固;易凝膠乳靜置后會析出顆粒狀物體,而正常排膠的橡膠樹離心后的膠乳底部成分則光滑如凝脂。上述差異與底部成分的生物化學(xué)成分(主要是蛋白質(zhì)與脂質(zhì))變化的相關(guān)性值得深入探究。黃色體破裂并釋放其內(nèi)容物,導(dǎo)致蛋白質(zhì)網(wǎng)形成和膠乳凝固[4](FW復(fù)合體可能也存在類似情況),而黃色體(及FW復(fù)合體)生物化學(xué)成分的變化可能影響其自身穩(wěn)定性,從而可能導(dǎo)致排膠速度及排膠時長的變化,并最終造成產(chǎn)量變化。早在1978年,SHERIEF等[5]發(fā)現(xiàn)黃色體的不穩(wěn)定性與膠乳底部組分的磷脂含量呈負相關(guān)。研究者也注意到橡膠粒子脂質(zhì)與濃縮膠乳機械穩(wěn)定性的關(guān)系[6]。膠乳中的非膠組分影響天然橡膠的性能,尤其是脂質(zhì)與抗拉伸性能密切相關(guān)[7-10]。除了橡膠粒子中的脂質(zhì),底部成分的脂質(zhì)也可能影響天然橡膠性能。有研究者從非膠組分影響天然橡膠性能的角度出發(fā),分析了不同橡膠樹無性系黃色體蛋白質(zhì)組成的差異[11],比較了橡膠粒子與底部成分的脂質(zhì)及蛋白組成差異[9-10]。然而,目前尚無采用最新的脂質(zhì)組學(xué)技術(shù),針對黃色體或底部成分的脂質(zhì)組成與黃色體(及FW復(fù)合體)穩(wěn)定性及膠乳凝固/乳管堵塞之間相關(guān)性的研究。
本研究以膠乳底部成分作為研究對象,采用液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對正常排膠和膠乳易凝2種橡膠樹的膠乳底部成分進行差異脂質(zhì)組分析,探尋影響膠乳凝固的脂質(zhì)因素,為膠乳凝固及乳管堵塞機制的研究提供新視角。
1.1""材料
1.1.1""橡膠樹""橡膠樹(Hevea"brasiliensis"Willd."ex"A."Juss."Müll."Arg.)為無性系熱研7-33-97,選自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院實驗場二隊,樹齡16"a(割齡9"a)。用離心管收集膠乳,置于冰上帶回實驗室。在4"℃下,以16"000"r/min(26"400×g)離心1"h后,將C-乳清/底部成分界面清晰的設(shè)為對照組,底部成分表面明顯破損的設(shè)為易凝組。經(jīng)過3次采樣和觀察后,確定對照組和易凝組的試驗樹各15株。
1.1.2""化學(xué)試劑""氨水、NaF(氟化鈉)、Tris、蔗糖為國藥集團(上海)產(chǎn)品。脂質(zhì)提取和液質(zhì)聯(lián)用分析所用的試劑:甲醇、乙腈、乙酸銨、二氯甲烷、異丙醇均為默克公司(Darmstadt,"Germany)產(chǎn)品;甲酸為梯希愛上海化成工業(yè)發(fā)展有限公司產(chǎn)品;甲基叔丁基醚為德國CNW"Technologies產(chǎn)品;L-2-氯苯丙氨酸和二氯甲烷為Sigma-Aldrich公司(St."Louis,"MO,"USA)產(chǎn)品。
1.2""方法
1.2.1""膠乳底部成分樣本制備""采集膠乳前,在50"mL離心管內(nèi)裝入0.5"mL含5%氨水和0.5"mol/L"NaF的溶液,收集時離心管置于盛有冰塊的膠杯中。氨水使膠乳保持偏堿pH避免凝固;NaF抑制膠乳中的脂酶活性。收集滿膠乳的離心管,混勻后置于冰盒,帶回實驗室。在4"℃,16"000"r/min"(26"400×g)下離心1"h,在C-乳清層適當位置切割離心管,釋出C-乳清和小橡膠粒子,用洗滌溶液(10"mmol/L"Tris,250"mmol/L蔗糖,5"mmol/L"NaF,pH"7.4)清洗底部成分表面殘留的小橡膠粒子。每3棵樹的底部成分混合為一個樣本,共得對照組和易凝組各5個生物學(xué)重復(fù)樣本。在收集的底部成分中加入10"mL"上述洗滌溶液并分散,置于-80"℃冰箱中備用。
1.2.2""脂質(zhì)提取""脂質(zhì)提取與質(zhì)譜分析均由百邁客公司完成。脂質(zhì)提取流程描述如下。在10個平行樣本中等比例加入內(nèi)標L-2-氯苯丙氨酸(2-chloro-L-phenylalanine,"CAS"103616-89-3)并混勻。16"000"r/min"(26"400×g)離心10"min,去除上層液體。稱取200"μg膠乳底部成分樣本置于離心管,加入200"μL水和500"μL提取液(體積比,甲基叔丁基醚∶甲醇=5∶1)。加入瓷珠,在45"Hz下研磨12"min,渦旋30"s,超聲15"min(冰水浴中),-40"℃靜置1"h。4℃,13"000"r/min"(15"871×"g)離心15"min,取上清300"μL至新離心管,使用真空濃縮儀濃縮至干粉狀。加入200"μL溶液(體積比,二氯甲烷∶甲醇=1∶1),渦旋30"s,置冰水浴超聲10"min溶解。4"℃,12"000"r/min"(13"523×g)離心15"min,取140"μL上清至2"mL進樣瓶。
1.2.3""液質(zhì)聯(lián)用分析""液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)為Acquity"I-Class"PLUS超高壓液相色譜儀串聯(lián)Xevo"G2-XS"QTof高分辨質(zhì)譜儀。色譜柱為Waters"Acquity"UPLC"CSH"C18(1.7"μm,"2.1mm×100"mm)。以上均為Waters公司(Milford,"MA,"USA)產(chǎn)品。
對照組與易凝組的10個脂質(zhì)樣本分別以正離子模式和負離子模式分析。正、負離子模式使用相同的流動相、進樣體積、柱溫、流速和洗脫梯度。流動相配制方法如下:流動相A為60%乙腈水溶液,含10"mmol/L乙酸銨和0.1%甲酸;流動相B為90%異丙醇和10%乙腈的混合溶液,含10"mmol/L乙酸銨和0.1%甲酸。進樣體積為5"μL,柱溫為55"℃,流速為0.4"mL/min。洗脫梯度為:0.0"min,40%"B;2.0"min,43%"B;2.1"min,50%"B;12.0"min,54%"B;12.1"min,70%"B;18.0"min,99%"B;18.1"min,40%"B;20.0"min,40%"B。
Xevo"G2-XS"QTof質(zhì)譜儀在采集軟件(MassLynx"V4.2,"Waters)的控制下,采用MSe模式進行一級、二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集。在每個采集循環(huán)中,同時采集低碰撞能及高碰撞能數(shù)據(jù)。低碰撞能設(shè)定為2"eV,高碰撞能區(qū)間為10~40"eV,掃描頻率為每0.2"s"1張質(zhì)譜圖。ESI離子源參數(shù)如下:毛細管電壓為2500"V(正離子模式)或-2000"V(負離子模式);錐孔電壓為30"V;離子源溫度為120"℃;脫溶劑氣溫度為550"℃;反吹氣流速為50"L/h;脫溶劑氣流速為900"L/h;質(zhì)荷比(m/z)采集范圍為50~2000。
1.2.4""脂質(zhì)的質(zhì)譜定性和定量分析"使用MassLynx"V4.2軟件(Waters公司)采集質(zhì)譜數(shù)據(jù),通過Progenesis"QI軟件(Waters公司)進行峰提取和峰對齊,并基于在線人類代謝物數(shù)據(jù)庫(Human"Metabolome"Database,"HMDB)、脂質(zhì)代謝途徑研究計劃(lipid"metabolites"and"pathways"strategy,"LIPID"MAPS)及百邁客公司自建的脂質(zhì)庫進行理論碎片的識別和鑒定。母離子質(zhì)量數(shù)偏差小于1/104,碎片離子質(zhì)量數(shù)偏差小于5/104。以內(nèi)標L-2-氯苯丙氨酸校準進樣量。
1.2.5""脂質(zhì)分類與統(tǒng)計分析""在統(tǒng)計分析前,刪除含有空值的數(shù)據(jù)行,然后以單次進樣分析的總定量值為基準,計算每個脂質(zhì)的比例,獲得歸一化的定量值(下文簡稱“豐度”)。編寫Excel"VBA宏代碼以提取數(shù)據(jù),并使用R語言內(nèi)置函數(shù)進行統(tǒng)計分析(包括獨立樣本t檢驗和單因素方差分析),顯著性水平設(shè)為0.05。t檢驗用于分析對照樣與易凝樣間的差異;單因素方差分析則用于脂質(zhì)大類間或甘油磷脂亞類間的多數(shù)據(jù)比較。結(jié)果以平均值±標準差表示。
依據(jù)LIPID"MAPS分類系統(tǒng),將脂質(zhì)分為8大類。采用正、負離子2種模式進行質(zhì)譜分析,并平行列出。由于2種模式的離子化效率不同,即使同種物質(zhì)和相同上樣量在2種模式下的響應(yīng)值(豐度)也不一定相同。
將脂肪酸衍生物、甘油衍生的脂質(zhì)和類固醇3大類歸為中性脂,其中甘油衍生的脂質(zhì)包括單?;视停∕G)、二酰基甘油(DG)和三?;视停═G),并排除名稱含有ate和acid字樣的脂質(zhì)。鞘脂類亦含中性脂[12],將名稱中含神經(jīng)酰胺(Cer,"無極性基團)及葡萄糖基神經(jīng)酰胺(GlcCer)的脂質(zhì)亦歸為中性脂。
2.1""脂質(zhì)鑒定與定量總體情況
基于Waters"LC-QTOF平臺,對10個樣本進行了脂質(zhì)的定性和定量分析。在正離子模式下,注釋了3856個脂質(zhì);在負離子模式下,注釋了2139個脂質(zhì),共注釋了5995個脂質(zhì)(2種模式下鑒定的脂質(zhì)無重疊)。統(tǒng)計分析在不含空值的脂質(zhì)(共有5637個)中進行。
對照組和易凝組10個樣本的正交偏最小二乘法判別分析(OPLS-DA)顯示,Q2Y=0.84,組間差異明顯(圖1)。當差異倍數(shù)為2倍,且Plt;0.05時,共有370個差異脂質(zhì)(剔除空值前為406個)。對這些差異脂質(zhì)進行主成分分析,結(jié)果顯示PC1="71.27%,PC2=10.36%。
鑒定的脂質(zhì)數(shù)量如圖2A所示,甘油磷脂類和脂肪酰類最多,甘油脂類和鞘脂類次之。圖2B顯示了8大類脂質(zhì)上下調(diào)脂質(zhì)的數(shù)量,多數(shù)種類下調(diào)脂質(zhì)的數(shù)量多于上調(diào)脂質(zhì),如甘油磷脂類、脂肪酰類、甘油脂類、固醇脂類;鞘脂類、孕烯醇酮脂類、多聚乙烯類上調(diào)脂質(zhì)的數(shù)量略多;糖脂類沒有符合閾值(2倍差異,Plt;0.05)的差異脂質(zhì)。
從對照組到易凝組豐度變化(圖2C~圖2D)來看,正、負離子模式下豐度同向變化的類別有甘油磷脂(上升)、甘油脂(下降),但統(tǒng)計學(xué)上不顯著。統(tǒng)計學(xué)上的變化包括:正離子模式下孕烯醇酮脂類豐度上升(P=2.0E-02),負離子模式下的糖脂類豐度下降(P=4.7E-03)。
膠乳底部成分中,無論是脂質(zhì)數(shù)量還是豐度,甘油磷脂類均最高。甘油磷脂是生物體豐度最高的一類磷脂,是細胞膜雙層膜結(jié)構(gòu)的重要組成成分之一,并參與細胞膜上的蛋白質(zhì)識別和信號傳導(dǎo)[13]。
糖脂類在對照樣中正離子模式下豐度約為0.96%,負離子模式下約為1.98%。
2.2""甘油磷脂亞類的豐度
極性脂質(zhì)對于維持膜的脂雙層結(jié)構(gòu)至關(guān)重要,甘油磷脂是膜成分中的主要極性脂質(zhì);鞘磷脂的數(shù)量和豐度較低。表1列出了甘油磷脂亞類的脂質(zhì)數(shù)量與豐度。綜合正、負離子模式的數(shù)據(jù),甘油磷脂亞類中豐度前4位的是PE、PA、PC、CL。除PC外,其他3類均可歸入非雙層磷脂(即該類脂質(zhì)不可單獨形成脂雙層結(jié)構(gòu))類別[14]。負離子模式下,對照樣的非雙層磷脂總豐度為40.3%。在負離子模式下,易凝樣心磷脂的豐度出現(xiàn)大幅度下降(約為對照樣的56.8%)。
2.3""中性脂質(zhì)與極性脂質(zhì)的比例
多項研究強調(diào)了中性脂質(zhì)對維持橡膠粒子穩(wěn)定的重要性[5,"9,"15],因此也對底部成分中的中性脂質(zhì)進行了分析。從表2可見,無論正離子模式還是負離子模式,對照樣與易凝樣間中性脂質(zhì)的豐度均無顯著差異。
2.4""脂肪鏈不飽和度分析
不飽和脂肪鏈越多,不飽和程度越高,生物膜的流動性越大,因此不飽和度可用于表征生物膜流動性。通過對脂肪鏈歸一化的豐度與不飽和度(即雙鍵的數(shù)量)的乘積所進行的統(tǒng)計分析,得出全體脂質(zhì)的不飽和脂肪鏈與飽和脂肪鏈的豐度比值(表3)。在正離子模式下檢測的脂質(zhì)不飽和度有所下降(下降4%,Plt;0.05),但在負離子模式下不飽和度有所上升(上升8.2%,差異不顯著)。
脂質(zhì)大類中不飽和脂肪鏈與飽和脂肪鏈的比值見表4。在正、負離子模式下,甘油脂類的不飽和度較高;鞘脂類的不飽和度較低;而脂肪酰類,在正離子模式下不飽和度較低(小于1),在負離子模式下不飽和度極高(遠大于1)。固醇類(在負離子模式下)的不飽和度出現(xiàn)了較大幅度的下降,不利于膜的流動性,可能使膠乳更易于凝固。
甘油磷脂亞類不飽和脂肪鏈與飽和脂肪鏈的豐度比值見表5。與對照樣相比,易凝樣中僅在負離子模式下PI的不飽和度出現(xiàn)了顯著降低,不飽和度的降低(飽和度的增加)將促進膠乳凝固。在甘油磷脂亞類中,CL和PS具有較低的不飽和度,并且底部成分中CL豐度較高,這可能導(dǎo)致底部成分的膜結(jié)構(gòu)缺少流動性和韌性。
2.5""差異脂質(zhì)的鑒定情況
表6為豐度最高的差異脂質(zhì)(差異倍數(shù)≥2,且正或負離子模式下豐度gt;0.1%),對照樣或易凝樣中豐度gt;0.1%的15個差異脂質(zhì)中13個在易凝樣本中下調(diào),2個上調(diào)。變化最大的2個均為CL,其中豐度最高為序號1,在對照樣中負離子模式下豐度為1.68%,在所有差異脂質(zhì)中豐度最高。
表7呈現(xiàn)了發(fā)生顯著變化的磷脂個體(倍數(shù)變化≥2,Plt;0.05)在各亞類中的豐度之和以及數(shù)量。PE亞類差異脂質(zhì)個體數(shù)量最多。在差異甘油磷脂亞類中,CL在正、負離子模式下的豐度均最高,且在這2種模式下均顯著下調(diào)。PG在正離子模式下顯著上調(diào),在負離子模式下也上調(diào),但不顯著。PI在正、負離子模式下均顯著上調(diào),但涉及的脂質(zhì)個體較少。
3.1""8大類脂質(zhì)的豐度變化
甘油磷脂是底部成分中數(shù)量及豐度最高的大類。甘油磷脂的豐度在易凝樣中未減少,反而略有上升。前人的研究表明,磷脂與黃色體破裂指數(shù)呈負相關(guān),即磷脂含量高時,黃色體更穩(wěn)定[5,"16]。高產(chǎn)且生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)天然橡膠的橡膠樹無性系的磷脂含量高于低產(chǎn)且生產(chǎn)低質(zhì)天然橡膠的橡膠樹無性系[17]。但在本研究中,甘油磷脂的總豐度在對照組與易凝組間無顯著變化。
LIENGPRAYOON等[7]報道了膠乳糖脂的豐度為27%~37%,而2個無性系底部成分糖脂分別占膠乳糖脂的21%(PB235)和35%(RRIM600)[10],即底部成分糖脂約為膠乳總脂的6.7%或11.2%(以膠乳糖脂豐度中間值32%計算)。這些數(shù)據(jù)是基于固相親和柱(SPE)對脂質(zhì)的分離與分類得出。在本研究中,底部成分糖脂的豐度僅為1%~2%。糖脂的糖鏈可能被hevein等凝集素識別并參與膠乳凝集反應(yīng)[18]。在負離子模式下,糖脂類豐度在易凝樣中下調(diào),未出現(xiàn)有利于凝固的上調(diào)現(xiàn)象。
8大類脂質(zhì)的豐度中,僅正離子模式下的孕烯醇酮脂類和負離子模式下的糖脂類有顯著變化,這2類都是8大類脂質(zhì)中豐度較低的類別;其他脂質(zhì)類別的豐度基本穩(wěn)定。
3.2""底部成分中含有較高的非脂雙層甘油磷脂
本研究在底部成分中測定了較高豐度的非脂雙層甘油磷脂,包括CL、PE、PA。非雙層磷脂是錐形分子,它們在雙層膜中引入曲率應(yīng)力以改變膜的結(jié)構(gòu)(如出芽、形成管狀膜、裂變和融合等)并調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性[14]。其中,PE在所有類型的雙層膜中都存在,也可存在于非雙層膜中[13]。非雙層磷脂在底部成分中以高豐度存在(對照樣的PE、PA和CL在負離子模式下的總豐度為40.3%),這可能導(dǎo)致底部成分的膜結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。
3.2.1""磷脂酰乙醇胺和磷脂酸""根據(jù)正、負離子模式下的檢測結(jié)果,底部成分中數(shù)量與豐度最高的甘油磷脂亞類均為PE。通常,在質(zhì)膜、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等膜結(jié)構(gòu)中,PC具有最高的含量,但酵母質(zhì)膜的PE豐度高于PC,盡管PE被歸為非雙層磷脂[13]。本研究中,底部成分PC的豐度遠低于PE,僅與PA相當。尚缺少對膠乳底部成分各甘油磷脂亞類定量分析的報道,但據(jù)報道橡膠樹膠乳中PC約占總磷脂的80%[8],與本研究底部成分中較低的PC豐度形成鮮明對比。
底部成分中PA豐度相對較高(負離子模式下,對照樣中豐度為12.2%,僅次于PE的22%)。早期的研究發(fā)現(xiàn)黃色體所含PA占黃色體總磷脂的82%[16],這應(yīng)是實驗技術(shù)的局限(如未避免磷脂酶D催化的水解反應(yīng)或不準確的定量方法)導(dǎo)致的偏差,因為后來測定的磷脂豐度均遠低于82%[9,"10,"19]。在本研究中,因采樣時即向膠乳中加入脂酶抑制劑氟化鈉,正、負離子模式下均未檢測到溶血磷脂,說明未發(fā)生磷脂酶A1、A2、B等催化的降解反應(yīng),磷脂酶活性被有效抑制;同樣,磷脂酶D所致的磷脂水解亦可能被有效抑制。因此,本研究測定的PA豐度可能是生理豐度,而非酶促降解所致。
3.2.2""心磷脂""CL在總脂和差異脂質(zhì)中均占有較大比例:在負離子模式下,對照樣中CL的豐度為6.02%,差異CL的豐度為2.73%。在負離子模式下,易凝樣中CL的豐度下降至約為對照樣的56.8%。
CL具有特殊的磷脂酰二聚體結(jié)構(gòu),具有1個極性頭部與4個疏水尾部,可在線粒體內(nèi)膜上形成嵴狀構(gòu)造,不參與構(gòu)成單位膜(脂雙層),是線粒體內(nèi)膜的特有磷脂[20]。據(jù)報道,CL也存在于過氧化物酶體中[21]。本研究在膠乳底部成分中發(fā)現(xiàn)大量CL,然而底部成分中幾乎不存在線粒體,而CL又是線粒體的特有脂質(zhì),這就引發(fā)一個問題:底部成分的CL來自何種非線粒體的亞細胞結(jié)構(gòu)?成熟橡膠樹膠乳底部成分主要是黃色體和FW復(fù)合體,分別占膠乳體積的10%~20%和2%~"3%[2];成熟乳管中的線粒體已被擠向細胞壁,切割乳管時不隨膠乳排出[22]。底部成分的主要亞細胞結(jié)構(gòu)黃色體具有單層膜,類似于液泡或溶酶體,不屬于質(zhì)體[22-23]。另一方面,F(xiàn)W復(fù)合體與線粒體都屬于質(zhì)體,內(nèi)部都包含皺縮的膜性結(jié)構(gòu)[24],推測CL可能定位于FW復(fù)合體的膜性結(jié)構(gòu)中。
CL豐度的變化可能影響膠乳凝固,因為CL可形成特殊的膜結(jié)構(gòu),其豐度的劇烈變化將打破原有平衡,從而引發(fā)更大范圍的變化。來自FW復(fù)合體的膜成分具有較高的多酚氧化酶活性[19],因此FW復(fù)合體被認為可能在膠乳凝固及乳管堵塞中發(fā)揮作用[10],這是關(guān)于FW復(fù)合體功能的一種猜測。CL是否定位于FW復(fù)合體值得進一步研究,這或可為闡明FW復(fù)合體的功能提供新思路。
3.3""中性脂質(zhì)的豐度
研究指出,排膠的流暢程度與黃色體穩(wěn)定性及橡膠粒子的中性脂質(zhì)含量呈正相關(guān)[5]。橡膠粒子膜含有大量的酸性蛋白(如橡膠延伸因子和小橡膠粒子蛋白等,在生理pH下帶負電荷),同時磷脂也帶負電荷,可能需要中性脂質(zhì)填充其間,使膜上的電荷密度處于合理范圍。同樣,底部成分可能也需要中性脂質(zhì)填充于膜的帶負電荷分子間。本研究中易凝樣與對照樣的中性脂質(zhì)含量差異不顯著,表明在本研究涉及的樣本中,膠乳易凝現(xiàn)象不是由底部成分中性脂質(zhì)的豐度變化所致。
3.4""脂肪鏈的飽和度
脂肪鏈是脂質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)單元。脂肪鏈的不飽和度越高,其流動性越好。從理論上推測,易凝樣中的黃色體或FW復(fù)合體,其膜結(jié)構(gòu)相對脆弱,應(yīng)具有較低的脂肪鏈不飽和度。負離子模式下,固醇類和1個甘油磷脂亞類PI的不飽和度出現(xiàn)了顯著降低,這不利于膜的流動性,可能使膠乳更易于凝固。另外,CL的脂肪鏈不飽和度低,其以較高豐度存在于底部成分中,可能與底部成分膜結(jié)構(gòu)的低流動性、易破裂等性質(zhì)相關(guān)。
相對于正常排膠樣本,易凝樣本底部成分的中性脂質(zhì)豐度差別不明顯。易凝樣本固醇類(在負離子模式下)的不飽和度出現(xiàn)了較大幅度下降,這不利于膜的流動性,可能使膠乳更易于凝固。底部成分存在豐度可觀的非雙層磷脂,即磷脂酰乙醇胺、心磷脂和磷脂酸,顯示出膠乳底部成分的高度動態(tài)性質(zhì)。易凝膠乳中心磷脂的大幅下調(diào)可能影響FW復(fù)合體的穩(wěn)定性,從而影響膠乳凝固、乳管堵塞和排膠。心磷脂在膠乳凝固和乳管堵塞中的作用值得進一步研究。關(guān)于橡膠樹膠乳底部成分含有高豐度非雙層磷脂的發(fā)現(xiàn),為橡膠樹膠乳凝固、乳管堵塞和排膠等相關(guān)研究提供了新的視角。
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