水母属刺胞动物门，是一类分布广泛、生物总量较大的海洋浮游动物。近年来随着人类活动对海洋环境的影响，水母爆发与蜇伤事件频发，日渐引起科研人员的关注。水母研究大略可分两方面，其一是控其害，主要针对水母爆发原因及蜇伤防治进行研究；其二是用其利，主要针对水母中富含的肽类生物活性物质及功能基因进行开发利用。然而由于水母活性物质种类复杂、一些组分表达丰度低等原因，上述两方面的研究均受到一定制约，亟待解决。本文以我国东南沿海常见大型有毒水母——发形霞水母（Cyanea capillata）触手为研究对象，进行cDNA文库及蛋白质组研究。通过对C.capillata触手组织的核酸和蛋白质的全谱鉴定，初步明确水母触手的核酸与蛋白分子组成及相互关系，通过分析可能与水母毒器——刺胞发射过程相关的分子及信号通路，阐述水母捕食、防御等生命活动的微观过程，为水母蜇伤防治研究提供理论基础；同时通过筛选一系列水母特有的活性分子，以备后续开发利用。方法：第一部分：首先，采用CLONTECH SMART（Primer Extension）技术构建C.capillata触手组织全长cDNA文库，并对cDNA文库全部序列进行同源搜索鉴定、GO注释和Pathway分析。其次以前期初步分离纯化、质谱鉴定的C.capillata触手活性蛋白序列为依据，利用两两比对方法在已构建的cDNA文库中钓取活性蛋白对应基因，一方面利用生物信息学方法对该活性蛋白基因进行序列鉴定，基本性质和初、高级结构预测分析，另一方面利用基因重组技术对该活性蛋白基因进行重组表达。第二部分：利用SDS-PAGE策略构建C.capillata触手组织蛋白质组，以水螅Hydratxid6083数据库和本教研室已构建触手de novo转录组数据库为参考，对C.capillata触手组织的所有蛋白进行鉴定；而后进行GO注释、COG注释及Pathway分析，同时结合文献对注释信息进行解读。结果：第一部分：首先，成功构建C.capillata触手组织cDNA文库。文库库容量1.92×106，重组率98.18%，序列完整性比率100%，插入序列长度平均为651bp，有效序列1035条，可被聚类成528个Unigene。通过多种生物信息学方法分析，筛选得到一些具有特殊生理功能或活性的蛋白分子，如多种酶类、酶抑制剂、抗氧化蛋白等。其次成功从已构建C.capillata触手cDNA文库中筛选得到前期纯化所得活性蛋白的基因序列，生物信息学分析表明该基因全长约820bp，编码一个含198个氨基酸残基，分子量约22.49kDa，等电点5.17的蛋白，注释结果显示其可能为水母Rho-GDI (Rho guaninenucleotide dissociation inhibitor)蛋白，是调控Rho蛋白活性的重要信号分子。目前通过基因重组技术已成功构建水母Rho-GDI基因重组子，并成功诱导表达和纯化，活性检验结果表明该重组蛋白虽无致死毒性，但可使斑马鱼呼吸加快、平衡失调、行动迟缓。第二部分：成功构建C.capillata触手组织蛋白质组，全库鉴定得到6531条肽段，对应2360个蛋白分子。鉴定所得蛋白分子量和等电点分布较广(MW3.14kDa-1132.7kDa，pI3.24-13.86)，分子量主要集中于200kDa以内，等电点主要集中于4-12间，其中90%为亲水蛋白，10%为疏水蛋白。对鉴定所得2360条蛋白进行进一步分析，结果显示2360条序列中有1796(76.1%)条可被注释到53个GO分类中，1908(80.8%)条序列被定位到250条不同Pathway中1686(71.4%)条序列被COG注释到23个分类中，1974条序列中共存在1096个蛋白超家族的2128个Domain。。经分析发现：1、C.capillata中存在Wnt、Notch、TGF-β等多条与刺胞动物发育相关的通路；2、C.capillata触手中存在能破坏细胞基质的物质和潜在神经毒素，如丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶类、C型凝集素样蛋白、解聚素、磷脂酶A2等。同时发现与刺丝囊结构及发射调控相关的分子及通路，如：Ca2+信号通路、神经系统相关分子及通路等；3、C.capillata中存在多种蛋白酶抑制剂，如丝氨酸蛋白酶抑制剂、金属蛋白酶抑制剂、半胱氨酸抑制剂等。结论：1、C.capillata触手cDNA文库构建成功，筛选得到一系列具有开发利用前景的活性蛋白基因，如：丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶类、丝氨酸蛋白酶抑制剂、半胱氨酸蛋白酶抑制剂、超氧化物歧化酶、硒蛋白等。为C.capillata基因资源的开发利用奠定了基础。2、成功从已构建C.capillata触手cDNA文库钓取前期纯化所得活性蛋白基因，并重组表达。形成生物大分子序列生物信息学分析流程并实现本实验室蛋白纯化平台与分子重组表达平台的对接，有利于今后对cDNA文库的挖掘利用。3、成功构建C.capillata触手蛋白组，经鉴定分析，首先，得到与刺胞动物发育相关的通路，为水母进化发育的分子机理研究提供更多的信息；其次，得到与水母蜇伤过程相关的分子与通路，如与细胞外基质(ECM)受体作用的丝氨酸蛋白酶、多种金属蛋白酶、C型凝集素、解聚素等，以及可能与刺丝囊发射调控相关的神经系统、钙离子信号通路，为水母蜇伤机制与治疗研究提供了参考；第三，获得水母来源的特殊活性物质，如多种酶抑制剂、多种胶原分子、超氧化物歧化酶等，为水母活性物质开发利用研究打下基础。