老年大鼠心肌线粒体的蛋白质组学研究及差异蛋白的功能分析

目的建立并优化心肌线粒体蛋白质组研究的双向凝胶电泳技术平台;筛查心肌线粒体中与衰老相关的蛋白质。为保证差异蛋白初筛结果的可信及下游分析的确定性,对差异蛋白进行再验证,并探讨其生物学功能。方法清洁级雄性SD大鼠随机分为新生组(2d)、成年组(10周)、老年组(12月),提取心肌线粒体,抽提全蛋白质行2-DE,对样品制备、上样量、电泳参数、不同固定方式、不同染色方法、不同离液剂等相关技术进行了优化。应用MALDI-TOF-MS鉴定图像分析出的差异蛋白点,同时进行了心肌组织ATP含量的检测。应用Western blot,RT-PCR检测不同发育阶段心肌线粒体中差异蛋白在蛋白、mRNA水平的表达情况。通过构建腺病毒载体,使用含有差异基因的腺病毒液将差异基因导入MRC-5细胞中,并获得表达,通过检测衰老相关的β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色、ROS和细胞周期等指标观察差异蛋白对MRC-5细胞衰老的影响。结果45％乙醇、5％乙酸的固定液对蛋白质固定效果最好;胶体考染和快速银染都是较理想的染色方法;含9M尿素的离液剂所得蛋白点最多;构建了心肌线粒体高分辨率和重复性的双向凝胶电泳图谱。图像分析示凝胶有1100个蛋白点,84个心肌线粒体蛋白表达发生改变,质谱鉴定了43个差异点。其中乙醛脱氢酶2(ALDH2)在老年组大鼠心肌线粒体中表达较成年组下调。差异蛋白多和呼吸链功能,能量代谢,物质运输和应激反应有关。新生组心肌组织ATP含量最低(15．49±1．33)μg ATP／g心肌,老年组心肌组织ATP含量较成年组下降((41．48±2．99)比(59．64±2．68)μg ATP／g心肌, (P<0．01)。能量代谢的生化检测进一步证实了蛋白质组学的结果。Western blot,RT-PCR证实ALDH2在老年组大鼠心肌线粒体中低表达。与对照组细胞相比, ALDH2基因导入后,MRC-5细胞的SA-β-gal染色阳性率下降,ROS水平较对照组下降。细胞周期未见明显改变。结论建立SD大鼠心肌线粒体蛋白质组的2-DE分析技术。鉴定SD大鼠心肌线粒体中在老年组差异表达的蛋白质,该差异蛋白为深入理解衰老的分子机制提供了有益的线索。功能学分析发现,ALDH2能延缓MRC-5细胞衰老的进程。