尿液生物标志物

疾病的早期诊断是医学最重要的问题.早期诊断可以给医生有效治疗的机会.尿液不像血液那样受身体稳态效应的控制,能够汇集大量的疾病相关变化,因此尿液能够更好地反映早期微小的变化,是生物标志物的更好体液来源.动物模型研究证明了尿液作为早期标志物来源的潜力.部分研究利用了临床样本,但是很多研究没有认真考虑可以影响尿液的大量各种混杂因素.我们提出如果疾病引起的变化足够大、足够独特的时候,才能利用疾病对健康人群分组的方式发现疾病尿液标志物.如果能利用同一个人的前后对照,可以解决大量混杂影响因素的对照问题,让尿液标志物更早地用于临床.在没有疾病前样本的情况下,还可以利用一个病人对多个健康对照样本的方法找到疾病线索.本文将总结现代尿液生物标志物理论的发生发展和现状,并展望未来的发展前景.

尿蛋白质组反映机体状态的边界探索

未来改变医学的一个重要方向是早期敏感地发现机体状态的变化,这样才能在不可逆的状态到达之前进行早期干预。以往总是寄予希望能够通过提高检测的敏感度来发现血液中能反映机体状态的早期微小变化。由于血液受到机体稳态机制的控制,早期微小的变化可能被从内环境中消弭。与之相反,尿液更能反映早期内环境的微小变化,是生物标志物的更好来源。很多与疾病相关的早期变化在尿蛋白质组的变化中可被找到。下一个问题是尿蛋白质组还有多少潜力,本文将总结本研究团队最近在这一方面的一些探索。

肾小球疾病患者尿液比较蛋白质组学研究方法的建立

目的:采用蛋白质组学技术建立尿液蛋白质图谱分析方法,并通过对膜性肾病(MN)和局灶节段性肾小球硬化(FSGS)患者尿液蛋白质图谱的比较分析,以期寻找到具有鉴别诊断意义的尿液蛋白质标志物。方法:以肾病综合征为主要表现的MN和FSGS患者各15例,采用白蛋白/IgG抗体清除联合同位素相对标记与绝对定量技术(iTRAQ)标记二维液相色谱与串联质谱联用技术(2D-LC MS/MS)蛋白质组学技术对患者尿液蛋白质组进行全面分析,并获取差异表达蛋白。对鉴定蛋白和差异蛋白进行Gene ontology(GO)分析。对鉴定蛋白丰度排序前10位蛋白与血蛋白质组丰度排序前10位蛋白进行比较。结果:共鉴定尿液蛋白809个,GO分析显示根据分子功能,鉴定蛋白主要属于催化活性、结合、受体活性三个类别;根据生物过程,鉴定蛋白主要属于代谢过程、细胞过程、发育过程三个类别;根据细胞定位,鉴定蛋白主要属于细胞外区域、细胞成分、细胞外基质三个类别。符合条件的差异蛋白16个,生物学功能包括参与纤溶调节、免疫反应、代谢过程、细胞增生等。对临床表现肾病综合征的MN和FSGS患者尿液鉴定蛋白丰度排序前10位蛋白与血蛋白质组丰度排序前10位蛋白进行比较显示有较大差异,提示即使在病理情况下,肾脏仍可对不同种类的蛋白保持不同的处理功能,蛋白尿可能有着不同于血蛋白质组的组成架构。结论:从患者尿液中获得的蛋白质组学图谱为进一步开展基于蛋白质组学生物标志物的研究提供了基础,从MN和FSGS患者尿液中获得的差异蛋白有待进一步验证其与疾病诊断、治疗及预后的关系。

利用随机多肽文库研究ZO-1中PDZ3结构域的配体结合特点

建立一种研究PDZ结构域配体结合特点的简单方法 .利用酵母双杂交技术从随机多肽文库中寻找所有可能与ZO 1中PDZ3结构域结合的C末端序列 ,从现有蛋白质数据库中检索所有具有该C末端蛋白 .利用液体培养物 β 半乳糖苷酶检测实验 ,比较文库中筛选的C末端序列和已知的PDZ3结构域结合配体———JAM的C末端 (SFLV)与PDZ3结构域结合的强弱 .共筛选到 3个阳性克隆 ,其C末端序列分别为 LGWV、 LVWV和 DEWV .前 2者属于第二类PDZ结构域 ,后者属于第三类 .蛋白质数据库检索结果表明 ,有多个蛋白质具有 LGWV、 LVWV末端 ,没有检索到任何具有 DEWV末端的蛋白质 .结合强度实验结果表明 ,它们与PDZ3结构域结合强度依次为 DEWV > LGWV > LVWV > SFLV ,说明筛选的 3个C末端除了反映ZO 1中PDZ3结构域可能的潜在结合配体外 ,也有可能成为JAM蛋白阻断性试剂甚至药物的重要组成部分之一 .利用随机多肽文库 ,可以尽可能寻找所有可能与PDZ结构域结合的C末端序列 。

色谱保留时间在蛋白质组研究中的应用

液相色谱与串联质谱联用(LC-MS/MS)技术是蛋白质组学研究中的常见方法。保留时间作为独立于质谱信息的参数已经被用于蛋白质的鉴定和定量工作中。在多肽鉴定领域,多肽的色谱保留时间预测与常规的二级串联质谱数据库搜索算法结合可以提高鉴定的可信度。鉴定的灵敏度也可以通过匹配多次LC-MS实验中具有相同精确质量数和保留时间的峰而提高。另一方面,由于色谱条件的微小改变即会引起保留时间的变化,因此对多次实验结果进行保留时间比对是进行非标记定量的不可或缺的步骤。另外,联合保留时间偏移和质量数信息还可以进行蛋白质翻译后修饰(post-translational modification,PTM)的鉴定。

蛋白质组学技术在人体简单系统蛋白质全谱检测的应用

蛋白质作为生物体最基本的功能单位 ,一直被看作是开启生命奥秘的金钥匙。但由于其数量巨大、种类繁多、结构复杂、功能变化莫测 ,使人们对它的研究始终难以有突破性的进展。能够像研究基因组那样大批量研究蛋白质即绘制人体蛋白质图谱一直是科学家努力的目标。但由于方法的局限 ,过去的蛋白组学研究通常集中在用比较蛋白组学的分析方法去研究人体蛋白。随着蛋白组学分离技术 (二维电泳、质谱等 )的不断改进与提高 ,人体简单系统蛋白质全谱的检测已成为可能。通过对目前蛋白质全谱研究最为全面的脑脊液、尿液及唾液检测技术的分析介绍 。

尿液作为新型生物标志物来源的探索

机体各种变化是生物标志物研究的核心内容.因为机体固有的稳态调控机制,在血液中早期产生的变化容易被清除.而在尿液中不存在稳态调控机制,允许容纳更多的变化因素存在.尤其在疾病发生的早期阶段,从尿液中更有可能发现新型的早期生物标志物.在尿液生物标志物研究中,亦应当考虑药物的影响.使用尿液生物标志物研究路线图,能够有效规避各种影响因素对于尿液生物标志物研究的干扰;同时,结合膜处理新技术,有利于经济、高效地大规模收集尿液样本,促进尿液生物标志物的大规模研究.另外,本文介绍了最容易在尿液中体现出变化的肾脏疾病生物标志物的研究进展.尿液生物标志物的研究,将赋予人类在疾病预防、诊断、治疗及预后监测等诸多方面实现更多进步的可能性.

复杂性状疾病的系统生物学研究

复杂性状疾病 ,即多基因病 ,其发生发展是基因 ,蛋白质 ,代谢分子 ,环境等众多因素相互作用的结果 ,仅仅从基因或蛋白等单层次研究已不能解释其发病规律。系统生物学的出现为从整体出发研究复杂性状疾病提供了新的视角和机会。

糖蛋白质组研究进展

糖蛋白质组学作为蛋白质组学的一个重要分支,是目前蛋白质组学领域中的热点。本文就糖蛋白分类及研究现状、糖蛋白/糖肽富集方法、糖蛋白/糖肽鉴定技术及糖蛋白质组学的应用作了简要概述。

快速LacZ检测法提高酵母双杂交试验的敏感度

目的 :建立快速简单敏感准确的LacZ检测法。方法 :将在SD/ -Trp -Leu培养液中过夜培养的待检测酵母菌直接点样在滤纸上进行LacZ检测 ,筛选出LacZ阳性克隆。结果 :将小鼠 3T3文库转化含有WWP1的酵母菌 ,选出 10个较大的SD/ -Trp -Leu -His培养阳性的克隆 ,利用快速LacZ检测法检测这 10个酵母克隆 ,结果在 5h内不同程度地变蓝 ,呈阳性结果 ;而作为对照的传统检测方法在 8h内的检测结果均显示为阴性。结论 :采用快速LacZ检测法检测蛋白质之间的相互作用可以大大缩短筛选的时间 ,简化筛选的步骤 。

PICK1:一个功能多样的药靶蛋白

蛋白质是生命功能的执行者.生命体中某些关键蛋白的功能异常往往是导致疾病发生的根本原因.这些疾病相关蛋白极有可能成为药物靶点,为新药研发和疾病治疗提供重要线索.PICK1蛋白(protein interacting with Cαkinase1)结合能力广泛、功能多样以及在多种重要疾病(如:癌症、精神分裂症、疼痛、帕金森综合症等)的发生发展过程中发挥潜在的作用,使其成为一个可能的药靶蛋白.PICK1与绝大多数配体蛋白的相互作用是通过其PDZ结构域与配体C末端区域的结合介导的,使PICK1的PDZ结构域成为一个潜在的药物靶点.因此,可以利用生物小分子物质特异性地结合PICK1的PDZ结构域,干扰或阻断PICK1与配体蛋白的天然相互作用,最终达到治疗相关疾病的目的.

快速构建蛋白质结构域克隆库的方法

对蛋白质组学的研究有许多不同的切入方法 .从研究的生物学意义和可行性考虑 ,提出从蛋白结构域入手进行蛋白质组学研究 .SH2 (Srchomology 2 )结构域是细胞信号转导中重要的元件之一 ,人SH2结构域共有约 12 0种 ,对其进行研究将深刻揭示细胞信号转导的规律 .为了得到人所有的SH2结构域序列及克隆 ,首先在公共数据库里检索出了人所有的SH2结构域序列 ,利用国际上现有的共享资源IMAGE(IntegratedMolecularAnalysisofGenomesandTheirExpression)克隆为PCR模板 ,解决了从cDNA文库中难以克隆低丰度结构域的问题 .利用有方向性的TOPO克隆技术提高克隆效率 ,从而快速高效地构建了包括 6 0个SH2结构域的克隆库 .克隆库可以方便地转换到GATEWAY系统具有各种用途的载体上 。

通过筛选随机多肽文库研究Veli3 PDZ结构域配体结合特性

目的研究Veli3 PDZ结构域配体的结合特性。方法用Veil3 PDZ为诱饵蛋白,用酵母双杂交方法筛选随机多肽文库。结合生物信息学方法在各种数据库中检索与Veli3 PDZ识别规律相符合的天然人类蛋白质。然后根据蛋白质的功能和细胞定位等性质选择14个潜在新配体用酵母双杂交验证相互作用。文献检索与Veli3 PDZ配体结合的其他PDZ蛋白。结果Veli3 PDZ结构域配体C-末端保守的氨基酸序列通式可以表示为:[E/X][S/T]X[V/I/L]-COOH(X表示任意氨基酸)。这是ClassⅠPDZ结构域配体的特点。用酵母双杂交实验证实14个生物信息方法预测的潜在配体中有6个配体与Veli3相互作用。另一个PDZ蛋白PSD-95与已报道的Veli3 PDZ配体和本研究新发现的潜在配体有多个相互作用。结论新发现的6个Veli3PDZ潜在配体为进一步研究Veli3的生物学功能提供新的线索。另外Veli3与PSD-95可能易于同时竞争结合同一配体,其生物学意义还有待进一步研究。

泛素连接酶LNX1促进外源PBK的泛素化和降解

目的研究LNX1对其相互作用蛋白PBK的泛素化和降解。方法克隆、原核表达、纯化了一系列重组人LNX1截断体蛋白和LNX1全长蛋白;在体外泛素化体系中研究其对PBK的泛素化,哺乳动物细胞内研究其对外源PBK的泛素化和降解。结果在体外泛素化体系中LNX1泛素化PBK,并研究了不同LNX1截断体对PBK泛素化的影响;发现在哺乳动物细胞内外源LNX1促进外源PBK的泛素化,进而导致其通过蛋白酶体降解。结论研究发现了LNX1对外源PBK的泛素化和降解,为研究LNX1的生理功能提供了重要线索。

微小病变性肾病早期差异尿蛋白质组分析

目的筛选微小病变性肾病早期尿蛋白标志物。方法以阿霉素肾病大鼠作为该病动物模型,采用LC-MS/MS蛋白质组学技术,非标记法蛋白质相对定量方法,分别分析尿全蛋白质组及ConA偶联琼脂糖珠富集的尿糖蛋白组的变化。结果尿全蛋白质组分析得到25个差异蛋白,分别来源于血浆蛋白、免疫炎性细胞分泌蛋白及泌尿道特异分泌蛋白等,参与不同的致病过程,如血流动力学改变、足细胞损伤及免疫功能紊乱等;尿糖蛋白质组分析得到21个差异蛋白,其中12个蛋白(57%)与未进行富集实验得到的差异蛋白不同,说明两种方法具有互补性,可以从不同角度对肾脏病变进行刻画。结论这些差异蛋白可作为微小病变性肾病早期诊断的候选标志物,对其功能的进一步验证将有助于其发病机制的解析。

泛素连接酶LNX1的表达、活性测定和功能初探

目的:在大肠杆菌中表达重组人泛素连接酶LNX1,并研究其对钾离子通道蛋白Kv1.4的泛素化作用。方法:构建人LNX1重组蛋白原核表达载体pGEX-LNX1,在大肠杆菌中通过IPTG诱导表达重组蛋白,表达产物经GSTrap FF纯化,并通过体外泛素化(in vitroubiquitination)方法测定其泛素连接酶活性,同样用体外泛素化方法研究其对含有Kv1.4的C端的人工底物的泛素化。结果:获得了纯化的有泛素连接酶活性的重组人LNX1蛋白,重组LNX1可以在体外泛素化体系中泛素化含有Kv1.4的C端的人工底物。结论:重组人LNX1原核表达成功,具有泛素连接酶活性,并催化Kv1.4的泛素化。

高危型HPV E6蛋白与宿主PDZ蛋白相互作用的研究进展

病毒通过自身蛋白与宿主蛋白间的相互作用,营造一种适合于其转化、增殖的体内环境,从而引起一系列疾病的过程。人乳头瘤病毒(HPV)与某些肿瘤发病关系密切,分子机制研究表明,其表达的早期蛋白E6是HPV参与细胞恶性转化的主要蛋白。含有PDZ结构域的蛋白质是细胞内广泛存在的一类蛋白质。本文综述了人乳头瘤病毒的E6蛋白和宿主细胞的PDZ蛋白间的相互作用,讨论了这种作用引发的细胞内生化生理改变及其应用前景。

通过筛选随机多肽文库研究ZO-1中PDZ1结构域的配体结合特点

选择ZO-1的PDZ1结构域作为研究对象,以酵母双杂交为筛选系统,筛选随机多肽文库和与其它PDZ结构域的配体进行相互作用,阐明ZO-1PDZ1的配体结合特性.ZO-1PDZ1识别配体C末端保守的氨基酸序列通式可以表示为[S/T][F/Y/W][V/I/L/C]-COOH、[S/T][K/R]V-COOH、V[F/Y/W][L/C]-COOH、EYV-COOH.研究发现ZO-1PDZ1的配体同时具有3种传统PDZ结构域配体的特点,不同的是其结合配体-1位对芳香族氨基酸具有强烈的偏好性.并且某些PDZ结构域配体的-1位和-3位对结构域与配体相互作用的特异性和亲和力有重要的作用.随后通过生物信息学的方法在Swiss-Prot数据库找到与此识别规律相符合的天然人类蛋白质.根据蛋白质的功能和细胞定位等性质选择10个配体用酵母双杂交验证相互作用.证实的相互作用配体有4个.本研究希望用这样的研究策略建立一种有效的研究蛋白质相互作用的方法,通过在全蛋白质组规模上对含有结合配体保守氨基酸序列的蛋白质的查询,理论上可以找到现有数据库中所有可能与目的结构域结合的潜在配体蛋白,特别是那些筛选cDNA文库不容易获得的低丰度配体.

相互作用结构域SH3和WW的蛋白质组学研究

在过去十年的研究中,发现许多蛋白质相互作用是通过相互作用结构域(如SH2,WW,SH3等)与其识别的另一个蛋白质中一段短肽序列的结合完成的,蛋白质相互作用结构域在蛋白质亚细胞定位、信号传导和蛋白复合体的组装等方面发挥重要功能。随着蛋白质组学技术的发展,高通量技术用于结构域结合特性及相互作用网络的研究。本文通过概述SH3和WW结构域的蛋白质组学研究策略的最新进展,总结结构域的几种现有研究策略。