转录组测序与定量蛋白质组学分析医用臭氧治疗兔骨骼肌损伤的分子机制

背景:医用臭氧局部注射作为一种新的治疗方法,对损伤的骨骼肌组织具有抗炎、镇痛及免疫调节等作用,但其作用机制尚缺乏系统的研究。目的:观察医用臭氧对兔骨骼肌挤压伤模型的干预效应,通过转录组测序与标记定量蛋白技术分析损伤的兔胫骨前肌在经过臭氧治疗后基因表达的差异情况,以期揭示医用臭氧治疗骨骼肌损伤的分子机制。方法:将18只日本大耳白兔随机分为空白组、模型组、臭氧组,每组6只,后两组构建兔胫前肌挤压伤模型。臭氧组在造模12 h后,损伤局部注射30μg/mL医用臭氧2 mL,臭氧治疗后3 d进行组织取材。采用苏木精-伊红染色观察骨骼肌的形态学变化,并应用转录组测序及串联质谱标签标记定量蛋白技术对兔胫骨前肌组织进行检测,通过生物信息学分析探索组间差异表达基因及蛋白参与的生物学过程,进而探究臭氧治疗骨骼肌损伤的分子机制。结果与结论:①经臭氧治疗后3 d,与空白组相比,模型组细胞肿胀,可见浸润的炎症细胞,部分肌纤维溶解;相对于模型组,臭氧组细胞水肿有所减轻,炎症细胞减少;②转录组测序及生物信息学分析结果显示:模型组与空白组相比,筛选出596个差异基因;臭氧组与模型组相比,筛选出405个差异基因;取其交集,共筛选出194个共有差异表达的基因;③定量蛋白质分析结果:模型组与空白组相比共有138个差异表达蛋白质,臭氧组与模型组相比共有242个差异表达蛋白,共有的差异表达蛋白有66个;④对共有差异表达的基因/蛋白进行基因本体论及京都基因与基因组百科全书富集分析,发现其主要富集在PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路、MAPK信号通路等;⑤提示医用臭氧可能通过作用于Syk、FGF16、CSF-1、MRAS这些关键靶点来调控PI3K/Akt/NF-κB信号通路及Ras/MAPK/NF-κB信号通路,进而促进损伤肌肉组织的修复。

基于质谱的单细胞蛋白质组学分析策略与应用

细胞间异质性已被证明存在于各类生物体及其发育过程中。传统对于群体细胞的测量所得到的平均结果往往无法用于单细胞异质性的分析,因此开展单细胞水平的研究对于单个细胞的生理状态至关重要。蛋白质作为生命活动的主要承担者,进行单细胞蛋白质组学分析对于准确研究信号分子与相关信号通路之间的关系具有重要意义。常规的免疫荧光等技术受限于抗体的结合特异性与可用性,且仅限于分析预先选定的蛋白质。该文综述了近年来基于质谱的单细胞蛋白质组学中的常用方法,根据分析策略的不同,将其分为自下而上、自上而下与天然蛋白质组学3种方法,在介绍研究方法的同时对蛋白质样品预处理的进展进行了讨论。最后,对基于质谱的单细胞蛋白质组学研究所面临的挑战以及发展方向进行了总结与展望。

蠕虫蛋白质组学应用研究进展

蛋白质组学是研究生物体内所有蛋白质的组成、结构、功能以及相互作用的一门学科。蠕虫感染对全球数亿人的健康产生了严重影响,并给畜牧业带来了巨大的经济损失。随着蛋白质组学技术的不断发展和深入研究,蠕虫蛋白质组学应用研究取得了显著进展。文章对代表性蠕虫蛋白质组学研究情况、蛋白质组学技术研究进展、蠕虫疾病的诊断及防治应用等方面进行总结,为筛选蠕虫疾病的诊断标识分子、药物靶点提供新的思路和方法。

运动改善ASMT基因敲除小鼠抑郁行为的海马蛋白质组学机制

目的利用定量蛋白质组学技术探究N-乙酰基-5-羟色胺-甲基转移酶(N-acetyl-5-hydroxytryptamine-methyltransferase,ASMT)基因敲除及运动干预对小鼠抑郁行为及海马蛋白质组的影响。方法将雄性ASMT基因敲除小鼠及野生型小鼠随机分为安静组和运动组。5周的游泳运动干预结束后全部进行抑郁行为学检测。行为学结束后进行麻醉处死取海马组织。采用TMT标记定量蛋白质组学技术检测海马组织中的蛋白表达情况,并运用生物信息学方法分析。结果ASMT基因敲除后小鼠具有显著的抑郁行为表型,游泳运动干预后可以显著改善。筛选出的差异蛋白功能集中在突触信号通路、突触化学传递的调控、突触囊泡循环、神经发生、神经系统发育的调控、长时程突触增强、SNARE复合体聚集等。结论ASMT基因敲除可能会通过海马突触前膜的SNARE家族蛋白过度表达诱导谷氨酸的过度释放并产生神经毒性,进而产生抑郁行为;游泳运动可能通过调节突触转运相关蛋白SNAP25维持神经递质稳态,促进神经发生水平和突触可塑性,进而使ASMT基因敲除小鼠抑郁行为得到改善。

不同泌乳期驼乳化学组成及蛋白质组学

本实验以驼乳为研究对象,通过测定骆驼泌乳初期、中期、后期和干奶期乳基础营养成分及理化指标,探究其在整个泌乳期内的变化规律;并结合定量蛋白质组学技术解析骆驼初乳和常乳中差异的蛋白质,进而挖掘其潜在的功能信息。结果发现,泌乳初期驼乳中蛋白质、脂肪、乳糖、总固形物等基础营养成分的含量最高,随后随着泌乳期的延长其含量具有降低的趋势。驼乳理化性质随泌乳期而变化,其中泌乳初期驼乳密度和折光率最高,显著高于其他3组(P<0.05);干奶期驼乳pH值和滴定酸度最高(6.89和20.71°T);泌乳期对驼乳电导率的影响较小。定量蛋白质组学的研究结果表明,在驼乳中发现了高峰度的免疫球蛋白、类胰岛素、乳铁蛋白等保护性蛋白,并在骆驼初乳和常乳中共鉴定到641个差异显著蛋白质(P<0.05)。骆驼初乳中高丰度蛋白大部分与免疫应答、抗炎、组织保护与修复、代谢过程有关,表明骆驼初乳更有助于幼崽抗微生物感染免疫系统的建立。该研究可加深对驼乳泌乳期内理化性质及蛋白组成的认识,为开发驼乳功能性食品提供重要的信息。

基于蛋白质组学探析针灸治疗哮喘的作用机制

哮喘为一种慢性气道炎症性疾病,临床上常用针灸治疗哮喘患者,针灸疗法可以控制哮喘发生、发作,减轻发作程度,减少激素用量,降低激素不良反应,提高患者的生活质量。然而,针灸治疗哮喘的发病机制尚不明确。本研究基于蛋白质组学探讨针灸治疗在哮喘发病机制气道炎症,气道高反应性以及气道重塑中的作用,从而为哮喘的诊疗以及针灸的作用机制提供科学有效的研究思路。

蛋白质基因组学:运用蛋白质组技术注释基因组

随着高通量DNA测序技术的飞速发展,越来越多的物种完成了基因组测序.定位编码基因、确定编码基因结构是基因组注释的基本任务,然而以往的基因组注释方法主要依赖于DNA及RNA序列信息.为了更加精确地解读完成测序的基因组,我们需要整合多种类型的组学数据进行基因组注释.近年来,基于串联质谱技术的蛋白质组学已经发展成熟,实现了对蛋白质组的高覆盖,使得利用串联质谱数据进行基因组注释成为可能.串联质谱数据一方面可以对已注释的基因进行表达验证,另一方面还可以校正原注释基因,进而发现新基因,实现对基因组序列的重新注释.这正是当前进展较快的蛋白质基因组学的研究内容.利用该方法系统地注释已完成测序的基因组已成为解读基因组的一个重要补充.本文综述了蛋白质基因组学的主要研究内容和研究方法,并展望了该研究方向未来的发展.

药物基因组学、药物蛋白质组学与现代药物研究

目的 介绍国内外药物基因组学、药物蛋白质组学的研究进展和发展趋势 ,为现代药物研究提供新的理念。方法 以国内外有影响的杂志和有代表性的文献为依据 ,重点就药物基因组学、药物蛋白质组学对现代药物研究的影响 ,进行分析、归纳和综述。结果与结论 药物基因组学和药物蛋白质组学作为现代药物研究方法 ,将极大地提高药物发现和药物研究的速度和效率 。

基因组学、转录组学、蛋白质组学和结构生物学在水产科学中的应用

基因组学、转录组学、蛋白质组学和结构生物学分别研究生物体的基因组成、基因差异表达、蛋白间相互作用和分子结构特征,在当代生命科学中发挥了重要的作用。近年来,这些新技术的引入为水产科学的发展提供了不可多得的机遇。论文阐述了基因组学、转录组学、蛋白质组学和结构生物学在水产科学中的最新进展,并为蛋白质组学和结构生物学的进一步应用提供了见解。

从基因组学到蛋白质组学:棉花分子生物学研究进展

棉花基因组计划正在实施,功能基因组学在棉花研究领域扮演着越来越重要的角色。近年来,国内外的研究者在棉花基因组学及蛋白质组学研究领域内取得了比较大的研究进展,本文从棉花遗传图谱、物理图谱的构建,棉花功能基因组、蛋白质组学技术、棉花蛋白质组学研究等方面入手,就棉花分子生物学研究近况进行概述。

基因组学、蛋白质组学与证候实质

对证候基因组学 (zhenghougenomics)、证候蛋白质组学 (zhenghouproteomics)能否体现中医证候本质进行了探讨 ,并对在脏腑定位 ;证候的整体性、复杂性以及情志致病等方面将遇到的障碍进行了分析。

基因组学和蛋白质组学在肉品质研究中的应用研究进展

基因组学和蛋白质组学是当今生命科学研究的前沿与热点。近年来,基因组学、蛋白质组学等组学技术已经在食品科学研究领域获得一定程度的应用。本文总结分析了基因组学和蛋白质组学最新研究技术,同时综述了基因组学和蛋白质组学在肉品质研究中的最新应用进展,并展望了这2种组学在肉品工业中应用前景。

低温胁迫下西瓜嫁接苗的蛋白质组学分析

为了研究西瓜嫁接苗遭遇到低温胁迫后,蛋白表达丰度的变化,深入了解西瓜苗期耐冷响应过程中所涉及的代谢途径,探讨相关的分子调控机理。本研究对西瓜嫁接苗和自根苗进行低温处理,采用iTRAQ技术对其进行蛋白质组学的鉴定和定量分析,然后利用数据库进行比对,并采用GO及KEGG注释其功能和代谢通路,最终获得了差异蛋白985个,其中上调蛋白545个,下调蛋白440个,涉及以下4种主要类别的蛋白质:碳水化合物代谢(26.52%)、遗传信息翻译(19.78%)、能量代谢(17.83%)和氨基酸代谢(13.70%)。蛋白质组学分析显示,与自根苗相比,嫁接苗低温耐受性的增加与甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)和核酮糖二磷酸羧化酶(Rubisco)的积累有关。

基因组和蛋白质组学与中医药研究

基因组学和蛋白质组学技术是当今世界发展最快和影响最深远的生物高新技术之一。利用基因组学和蛋白质组学技术筛查中药作用的靶标、鉴定中药新的有效成分、研究中医药作用机制,可以弥补传统方法的缺陷。为此,将基因组学和蛋白质组学的理论和研究方法应用于中医药研究,对开辟中医药研究新领域,加快传统中医药与现代生命科学技术的对接,推动中医药走向世界具有十分重要的意义。

单增李斯特菌感染人绒毛膜滋养层细胞比较蛋白质组学研究

目的分析单核细胞增生李斯特氏菌(简称单增李斯特菌)感染人绒毛膜滋养层细胞HTR-8/Svneo过程中引起的细胞蛋白质组变化。从宿主细胞分子水平对单增李斯特菌感染胎盘的机制进行研究。方法运用TMT(Tandem Mass Tags)蛋白质组学技术对HTR-8/Svneo感染组和非感染组蛋白质组进行定量分析,运用GO(Gene Ontology)、KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库对差异表达蛋白进行分子功能、生物过程及代谢途径富集分析。结果共鉴定肽段76285个,可定量蛋白6979个。HTR-8/Svneo感染过程中356个蛋白发生了显著性差异表达。153个表达量上调,203个表达量下调。差异表达量倍数最高的蛋白为微管马达蛋白(B4DYE2),最低为翻译起始因子1(Q6IAV3)。GO功能富集和KEGG代谢途径富集结果表明,上调蛋白参与的生物过程和代谢途径集中在微管、微丝运动,细胞自噬等方面,下调蛋白集中在碳代谢、氮代谢、氨基酸生物合成、核酸代谢等初级代谢途径和泛素介导的蛋白质水解等方面。结论单增李斯特菌侵袭HTR-8/Svneo过程中,宿主细胞的基础代谢可能发生了显著降低,并处于较高的自噬水平。细胞迁移诱导透明质酸酶CEMIP(Q8WUJ3)的显著上调说明该蛋白可能在调节滋养层细胞迁移、侵袭能力进而造成不良妊娠方面具有重要作用,为单增李斯特菌感染胎盘分子机制研究提供新的思路。

基于iTRAQ蛋白质组学的OsAAP6不同转基因水稻胚乳差异蛋白筛选

【目的】基于iTRAQ蛋白质组学筛选不同OsAAP6转基因水稻胚乳的差异蛋白,明确胚乳中的差异蛋白,以期为后续利用OsAAP6基因提升稻米的营养品质提供理论依据。【方法】以水稻OsAAP6超量表达阳性[OX(+)]和阴性对照[OX(-)]材料及OsAAP6互补表达阳性[ZpZc(+)]和阴性对照[ZpZc(-)]为试验材料,采用同位素标记相对与绝对定量(iTRAQ)技术对其进行蛋白质组学检测分析,并利用考马斯亮蓝G-250法对其胚乳中的4类储藏蛋白(谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白)进行含量检测。【结果】与ZpZc(-)和OX(-)转基因阴性对照相比,ZpZc(+)和OX(+)转基因阳性胚乳中OsAAP6基因的表达量分别在P<0.01和P<0.001水平极显著升高。与ZpZc(-)和OX(-)转基因阴性对照相比,ZpZc(+)和OX(+)转基因阳性水稻共有58种差异蛋白共同上调或下调表达,其中有39种蛋白显著增加(P<0.05,下同),有19种蛋白显著降低。在39种共同上调表达的蛋白中有27种蛋白参与水稻种子储藏底物的合成与积累,且有16种上调表达蛋白参与种子储藏蛋白的代谢和积累。与ZpZc(-)和OX(-)转基因阴性对照相比,ZpZc(+)和OX(+)转基因阳性水稻胚乳中的谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白含量均显著增加。【结论】OsAAP6基因上调表达,能抑制与支链淀粉合成相关蛋白的积累,但能促进其胚乳中储藏蛋白的积累,进而提高胚乳中谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白含量,可用于高蛋白水稻新品种的分子育种和遗传改良。

基于蛋白质组学探讨Ppp3cb和Ppm1g在NHE1基因敲除模型鼠海马组织中的表达

目的通过NHE1基因敲除模型鼠的海马组织差异蛋白质组学分析,发现并明确Ppp3cb和Ppm1g的表达特征。方法①选取6只2周龄NHE1基因敲除模型鼠作为模型组,同周龄野生型小鼠6只作为对照组,采用琼脂糖凝胶电泳检测其基因型;应用旷场实验和强迫游泳实验对模型组和对照组小鼠进行行为学评估,并按照Racine评分标准对模型鼠进行癫痫发作分级;②通过串联质谱分析技术对模型组和对照组的海马组织进行差异蛋白筛选,基因本体论(Gene Ontology Analysis,GO)分析差异蛋白并进行注释和富集,蛋白网络数据库(search tool for the retrieval of interesting genes,STRING)分析差异蛋白之间的蛋白相互作用(protein-protein interaction,PPI);③应用qPCR和Western blot检测Ppp3cb和Ppm1g的转录和翻译水平,应用免疫组织化学技术分别观察其在组织中的表达量。结果①模型组小鼠NHE1基因未见表达,旷场实验中模型鼠的运动总距离较对照组减少(P=0.0073),跨越的格子数比对照组显著减少(P<0.0001)。强迫游泳实验结果显示,模型鼠不动的时间明显延长(P<0.0001);②以表达倍数(FC)≥1.2倍且P<0.05为筛选标准,检测到海马组织中845个差异表达的蛋白质点,其中有9个蛋白表达上调,7个蛋白表达下调。其中Ppp3cb下调,Ppm1g上调。GO功能注释结果表明,NHE1敲除后,分子功能(MF)富集在蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性的差异最显著,细胞成分(CC)富集在质膜部分的差异蛋白数量最多,生物过程(BP)富集在负向调节生物过程、免疫系统过程的差异蛋白数量最多。STRING分析显示差异蛋白Ppp3cb和Slc9a1直接作用,Ppm1g通过Ppp3cb和Slc9a1间接作用,Ppp3cb和Ppm1g之间相互作用。③Ppp3cb的转录和翻译水平减少,在组织中的表达量下降,而Ppm1g转录和翻译水平增加,在组织中的表达量上升(P<0.05)。结论本研究确定了NHE1基因敲除小鼠海马组织中差异蛋白Ppp3cb表达下调,而Ppm1g表达上调,为进一步研究Ppp3cb和Ppm1g参与癫痫发病机制提供了依据。

基于蛋白质组学技术的乌苏里貉高繁殖性状相关蛋白的筛选

为了筛选与繁殖性能相关的显著差异表达蛋白及信号通路,试验采用TMT(tandem mass tag)标记蛋白定量技术与生物信息学分析方法,对高产(产仔数在11只以上)与低产(产仔数在7只以下)乌苏里貉卵巢组织进行差异表达蛋白筛选,GO功能注释、KEGG信号通路富集分析。结果表明:在乌苏里貉卵巢组织中共鉴定到4915种蛋白,其中372种为显著差异表达蛋白(P≤0.05,差异倍数≥1.2或≤0.83),上调307种,下调65种。差异表达蛋白主要参与了羧酸代谢过程、胞内氨基酸代谢过程、转录起始、胞内脂代谢过程、磷脂代谢过程、GTP生物合成过程、UTP生物合成过程、CTP生物合成过程等生物学过程,主要参与了组氨酸代谢、氨酰-tRNA生物合成、N-聚糖生物合成、β-丙氨酸新陈代谢、PI3K-Akt信号通路、mTOR信号通路等16条信号通路;有11种差异表达蛋白与卵泡发育和排卵相关。蛋白网络互作分析获得10种核心蛋白,参与了蛋白折叠和蛋白合成。说明试验筛选到的显著差异表达蛋白可能与乌苏里貉的产仔数相关。