基于TMT标记定量蛋白质组学技术研究中药复方益糖康改善db/db小鼠骨骼肌胰岛素抵抗的作用机制

目的研究db/db小鼠骨骼肌胰岛素抵抗的发病机制及中药复方益糖康对其的改善作用。方法9周龄健康雄性SPF级db/db小鼠16只、db/m小鼠8只,分别设置模型组、益糖康组、空白组,益糖康组使用30 g·kg^(-1)·d^(-1)的中医复方益糖康煎剂进行灌胃,其余两组予以等体积的生理盐水灌胃,5周后进行取材,分离各组小鼠的骨骼肌组织。所有样本经TMT 10标试剂进行标记定量、蛋白酶解、TMT肽段标记与肽段分级、LC-MS/MS分析后,用数据库检索方法确定差异蛋白,并进行生信分析。结果所选取的样本稳定,有较高的科学价值;与db/m正常小鼠相比,db/db小鼠骨骼肌胰岛素抵抗总共导致Amd1、Serpina1e、Sorbs3、Fabp4、Myl3、Upf2等109个蛋白的表达变化,涉及了糖酵解、脂肪酸氧化、ATP的合成及供能等生物过程及PPAR、支链氨基酸代谢等信号通路;中药复方益糖康可以改善db/db小鼠骨骼肌胰岛素抵抗,总共涉及了Pcolce、Pgk2、Trip11、Tmem41b、Mrps9、Bola2等49个蛋白的表达变化,通过调节三羧酸循环,乙醛酸和二羧酸代谢等通路实现;中药复方益糖康可以产生心血管受益,并能缓解由2型糖尿病及胰岛素抵抗导致的帕金森病、亨廷顿病。结论db/db小鼠是研究2型糖尿病及胰岛素抵抗的理想模型,TMT标记定量蛋白质组学技术可以精准发现相关差异蛋白,结果较权威;脾虚导致的骨骼肌线粒体功能障碍是2型糖尿病及胰岛素抵抗发病的原因之一;中药复方益糖康可以对2型糖尿病及胰岛素抵抗异常的生物过程起到纠正作用,与健脾修复线粒体损伤、促进线粒体自噬有关;整个实验过程筛选的差异蛋白及所涉及的生理病理变化是课题组下一步研究的重点。

基于肝脏TMT标记定量蛋白质组学技术研究越鞠丸防治“双心疾病”的作用机制

目的:观察越鞠丸治疗“双心疾病”的效果,并研究其中的作用机制。方法:选用6周龄健康雄性SPF级载脂蛋白E敲除(AopE^(-/-))小鼠30只、同源C57BL/6J小鼠10只进行实验。将30只AopE^(-/-)小鼠分为模型组、越鞠丸低剂量组(7.58 g·kg^(-1)·d^(-1))、越鞠丸高剂量组(30.32 g·kg^(-1)·d^(-1)),每组10只;C57BL/6J小鼠10只作为空白组,各组灌胃12周。饲养期间通过慢性不可预知应激刺激(CUMS)联合高脂饲料诱导的方法构建“双心疾病”模型。灌胃给药后,通过各组小鼠行为学实验结果[旷场实验(OFT)、糖水偏嗜实验(SPT)]、全自动生化分析仪检测小鼠血清天冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、5-羟色胺(5-HT)、去甲肾上腺素(NE)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)的含量及小鼠主动脉、肝脏油红O、苏木素-伊红(HE)染色,心肌组织Masson染色进行模型评价。最后通过肝脏TMT标记定量蛋白质组学技术研究其中的作用机制。结果:模型小鼠出现明显的抑郁、焦虑、兴趣丧失、绝望等表现,主动脉、肝脏病理观察也出现明显脂质沉积,心肌组织出现明显心肌纤维化增多的表现,越鞠丸灌胃给药后能改善“双心疾病”模型小鼠的上述症状与指标。与空白组比较,第12周模型组小鼠站立次数、中心区域累计时间、总移动距离、移动速度、糖水偏嗜率均显著下降(P<0.01),与模型组比较,越鞠丸低、高剂量组小鼠上述指标均显著降低(P<0.01)。取材后,与空白组比较,模型组AST、ALT、TG水平显著增多(P<0.01),5-HT、NE、HDL-C水平均显著下降(P<0.01)。肝脏TMT标记定量蛋白质组学结果提示“双心疾病”模型小鼠主要引起ApoE、UDP葡醛酸基转移酶家族1成员A5(UGT1A5)、FASN等蛋白表达水平的变化,涉及乙酰辅酶A代谢、对细菌的反应、细胞氨基酸分解代谢等过程,与肝脏代谢功能异常有关。越鞠丸防治“双心疾病”涉及了高迁移率族核小体结合域2(HMGN2)、CALD1、Mup7等蛋白表达水平的变化,并对“双心疾病”发病有关的生物过程和异常的通路起到纠正作用,主要有肌肉收缩、紧密连接通路、心肌收缩通路、黏着斑通路等。结论:CUMS联合高脂饲料诱导AopE^(-/-)小鼠构建“双心疾病”模型方法合理;越鞠丸可以纠正“双心疾病”模型小鼠抑郁、焦虑状态,同时能减轻其主动脉斑块并纠正异常的血脂、肝功水平;可纠正“双心疾病”模型小鼠的异常生物过程与通路;实验筛选的差异蛋白及所涉及的生理病理变化是下一步研究的重点。

邻近标记技术在弓形虫蛋白质组学研究中的应用进展

弓形虫编码数量众多的分泌蛋白,储存在微线体、棒状体和致密颗粒等虫体特有的细胞器中,于虫体入侵宿主细胞前后分泌到不同部位,并在虫体的感染、寄生和致病过程中发挥重要作用,对这些分泌蛋白的鉴定和功能研究是弓形虫致病机制研究中的热点和难点。传统的蛋白质组学技术在弓形虫亚细胞器的分离和组分鉴定上存在样品纯化困难和蛋白质组学信息覆盖率低等不足,且该技术在检测瞬时的或较弱的蛋白质相互作用时灵敏性较低。近年来,快速发展的邻近标记技术(PL)克服了传统技术的局限性。PL是将具有特定催化活性的工具酶与诱饵蛋白进行融合,进而添加生物素或生物素苯酚对诱饵蛋白邻近的靶蛋白进行生物素酰化标记的一门技术。该技术整合了酶促反应效率高的优点,可将特定空间内的蛋白进行高效标记,并可检测较弱的蛋白质相互作用,近年来在生物学研究中被广泛使用。本文对基于生物素连接酶(BirA)和抗坏血酸过氧化物酶(APEX)催化的PL在弓形虫蛋白质组学研究中的应用进行阐述,介绍2种标记方法在弓形虫分泌蛋白的挖掘和蛋白质相互作用研究中的贡献,为弓形虫致病机制的研究和弓形虫病的防控提供参考。

带状疱疹后遗神经痛患者血清非标记定量蛋白质组学分析

目的采用非标记定量蛋白质组学技术检测带状疱疹后遗神经痛(PHN)患者血清差异表达的蛋白质,探讨PHN可能的发病机制。方法选择带状疱疹患者80例,经治疗后存在神经痛症状者40例(观察组)、不存在神经痛症状者40例(对照组)。收集两组治疗前的血液,采用非标定量法蛋白质组学技术分析血清中的差异蛋白。结果与对照组比较,观察组有4种蛋白质表达下调、7种蛋白质表达上调。进一步的差异蛋白分析结果显示,表达下调的4种蛋白质分别为纤维胶凝蛋白1(FCN1)、丝氨酸蛋白酶抑制剂家族D成员1(SERPIND1)、脱脂转化酶(LPA)和蛋白二硫化物异构酶A4(PDIA4),表达上调的7种蛋白质分别为Wnt诱导信号通道蛋白2(WISP2)、免疫球蛋白λ变量1-44(IGLV1-44)、免疫球蛋白重常数γ1(IGHG1)、载脂蛋白C3(APOC3)、半乳糖凝集素1(LGALS1)、中间α-球蛋白抑制因子H1(ITIH1)和C1Q肿瘤坏死因子相关蛋白3(C1QTNF3)。结论PHN患者血清FCN1、SERPIND1、LPA、PDIA4蛋白表达下调,WISP2、IGLV1-44、IGHG1、APOC3、LGALS1、ITIH1和C1QTNF3蛋白表达上调,上述差异表达蛋白可能参与了PHN的发病。

基于串联质量标记的帕金森病血浆及血浆外泌体定量蛋白质组学分析

外泌体是一类可由各种细胞在生理和病理条件下释放的细胞外囊泡,其携带了多种生物活性分子,是疾病标志物的良好载体。目前,帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的诊断主要依靠临床表现,缺乏客观的疾病诊断标志物。因此,新型外周血特异性标志物的开发将有助于PD的早期筛查与诊疗。在本研究中,选取PD患者与正常对照人群的血浆及血浆外泌体作为研究对象,采用基于串联质量标记(tandem mass tag,TMT)的液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术对其进行定量蛋白质组学分析,在血浆和血浆外泌体样品中分别定量到724和611个蛋白质。采用基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)对定量到的所有蛋白质进行生物学信息分析,以了解蛋白质的基因本体论(gene ontology,GO)、京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集情况。根据细胞组分(cellular component,CC)分析,PD和正常对照组血浆样本中的差异表达蛋白质主要定位于细胞核中,血浆外泌体的差异表达蛋白质主要定位于细胞质中。与血浆差异表达蛋白质相关的分子功能(molecular function,MF)主要涉及RNA、DNA结合及补体结合等过程;而血浆外泌体差异表达蛋白质的分子功能主要表现为抗氧化作用、氧化还原酶活性调节作用等。由此可见,血浆外泌体中的差异表达蛋白质富集到的分子功能更具有疾病特异性。基于|log 2差异倍数(FC)|>0.26和统计学意义(P-value,P)<0.05,在PD血浆样本中共筛选出11个差异表达蛋白质,其中5个蛋白质表达上调,6个蛋白质表达下调;在血浆外泌体样本中,共筛选出13个差异表达蛋白质,其中6个蛋白质表达上调,7个蛋白质表达下调。本研究通过分析血浆及血浆外泌体样本的蛋白质组学信息来探究PD的发病机制,并通过比较发现,外泌体样本能够获得更多的差异表达蛋白质和生物学信息,为发现新型PD生物标志物和治疗靶点提供了新思路。

椰毒假单胞菌酵米面亚种产毒差异蛋白质组学分析

为了从蛋白质水平探索椰毒假单胞菌米酵菌酸毒素产生机制,采用数据依赖型采集(data dependent acquisition,DDA)非标记定量蛋白质组学技术对该菌产毒培养前后蛋白质变化进行了分析。结果显示:产毒培养后,产毒株中显著性上调表达蛋白25个,显著性下调表达蛋白31个,其中显著性上调表达的蛋白中有与细菌趋化性信号转导相关的ABC转运蛋白、反应调节受体蛋白、甲基受体趋化性蛋白Ⅱ,以及与细菌运动相关的鞭毛蛋白如鞭毛P环蛋白、鞭毛M环蛋白、鞭毛钩蛋白FlgE等,推测趋化性运动可能在椰毒假单胞菌米酵菌酸毒素产生过程中发挥重要作用。椰毒假单胞菌米酵菌酸毒素产生机制研究,可为人们更好地降低食源性疾病的发生提供理论支撑。

定量蛋白质组学中的同位素标记技术

定量蛋白质组学的目的是对复杂的混合体系中所有的蛋白质进行鉴定,并对蛋白质的量及量的变化进行准确的测定,是当前系统生物科学研究的重要内容。近年来,由于质谱技术和生物信息学的进步,定量蛋白质组学在分析蛋白质组或亚蛋白质组方面已取得了令人瞩目的成就,但其最显著的成就应该归功于稳定同位素标记技术的应用。该技术使用针对某一类蛋白具有特异性的化学探针来标记目的蛋白质或肽段,同时化学探针要求含有用以精确定量的稳定同位素信号。在此基础上,实现了对表达的蛋白质差异和翻译后修饰的蛋白质差异进行精确定量分析。综述了在定量蛋白质组学中使用的各种同位素标记技术及其应用。

基于非标记定量蛋白质组学技术研究RyhB调控禽致病性大肠杆菌酸性耐受力

为从蛋白水平上探究ryhb对大肠杆菌酸性耐受力相关基因的影响,本研究采用非标记定量(Label-free)蛋白质组学技术对禽致病性大肠杆菌(APEC)野生株和△ryhb基因突变株进行蛋白质组学的差异性比较,并利用荧光定量PCR技术进行验证。本实验共检测到121个差异表达蛋白,其中44个蛋白的表达水平上调,19个蛋白的表达水平下调。为研究ryhb对表达蛋白的影响情况,并鉴定受其调控的相关基因,从上述差异蛋白中筛选出了hdea、hdeb、gada、gadb等与酸性耐受力相关的蛋白,并在基因水平进行验证。本研究表明,ryhb基因的缺失可能与上述4个耐酸基因转录水平上调相关,进而增强APEC耐酸性。本实验为初步探究ryhb调控通路,对APEC致病性影响提供了一定的实验依据。

稳定同位素化学标记结合质谱技术在定量蛋白质组学中的应用

传统的蛋白质组定量策略主要是通过双向凝胶电泳来进行相对定量。由于该方法不能对相对分子质量极高或极低、等电点极酸或极碱和含量低的蛋白质以及膜蛋白质等进行有效分离和检测,所以已不能适应目前蛋白质组研究深入发展的需要。近年来,定量蛋白质组学的发展主要是以同位素亲和标签试剂为代表的、以质谱检测为核心的稳定同位素化学标记方法。稳定同位素化学标记结合质谱技术,使定量蛋白质组的分析更趋简单、准确和快速,具有良好的发展前景。本文对稳定同位素化学标记结合质谱技术在定量蛋白质组学中的研究进展进行了评述。

同位素标记相对和绝对定量技术在药物蛋白质组学研究中的应用

目的建立应用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术进行药物蛋白质组学研究的技术平台。方法分别测定12例高血压患者在给予降压药氨氯地平治疗前和治疗后8周的收缩压和舒张压,并同时收集患者在降压药治疗前和治疗后8周的血清,应用蛋白质组学iTRAQ技术对治疗前后的血清蛋白质组进行定量分析。结果高血压患者口服降压药苯磺酸氨氯地平片8周后平均收缩压和舒张压均明显降低(P<0.01)。经iTRAQ和ProteinPilot软件分析,共鉴定出232个差异蛋白质,其中降压药物治疗后表达上调和下调超过1.5倍的蛋白质分别有12种和13种。上调的蛋白质主要参与应激、防御和免疫反应,而下调的蛋白质主要参与应激、防御、炎症和凝血反应。本研究结果提示,降压药氨氯地平治疗可以双向调节机体的应激和防御反应,可以增强机体的免疫力,抑制炎症反应和改善高血凝状态,从而有利于血压的降低。结论应用iTRAQ技术进行药物蛋白质组学研究可筛选获得多种与药物疗效相关的差异蛋白质,为药物作用靶点和分子机制等方面的研究提供了一个良好的技术平台。

联合应用激光捕获显微切割技术及乙酰化稳定同位素标记定量技术在结直肠癌蛋白质组学研究中的价值

目的应用蛋白质组学技术,建立结直肠癌蛋白质组差异表达谱,筛选结直肠癌发生发展相关差异蛋白质。方法应用激光捕获显微切割技术,获取20例结直肠腺癌及配对的正常黏膜、20例绒毛状腺瘤、8例结直肠癌肝转移灶的靶细胞;然后应用基于乙酰化稳定同位素标记的定量蛋白质组学策略寻找差异蛋白。结果获得具有定量信息的高可信度蛋白873个。其中腺癌与正常黏膜、腺瘤及肝转移灶之间差异显著的蛋白质(定量比值≥2或≤0.5)分别为137、119和77个。结直肠癌与正常黏膜之间的差异蛋白在定位上几乎分布于细胞的各个部位。结论联合应用激光捕获显微切割技术及乙酰化稳定同位素标记定量技术进行结直肠癌蛋白质组学研究,发现的差异蛋白功能上参与多种生物学过程,表明本研究所采取的技术策略有很好的蛋白鉴定覆盖率,可成为研究肿瘤蛋白质组学的有效策略。

基于同位素相对标记与绝对定量技术结合质谱技术的幼年特发性关节炎血清蛋白质组学研究

目的应用同位素相对标记与绝对定量技术(iTRAQ)分析幼年特发性关节炎(JIA)患者与健康人群的血清差异蛋白。方法收集JIA患者血清18例、健康体检者20例、类风湿关节炎(RA)患者44例,采用iTRAQ标记联合纳升液相色谱-串联质谱筛选JIA患者的差异蛋白,并进行生物信息学分析。结果相对于健康体检组,JIA组共鉴定差异蛋白106个,其中49个表达上调,57个表达下调;JIA组和RA组中有26个差异蛋白均表达上调,37个表达下调。通过GO富集分析和KEGG通路分析,结果表明血液凝溶系统、免疫系统、脂质代谢与JIA的发病机制密切相关。通过STRING分析得到研究JIA机制的PPI网络的关键节点AHSG、APOH、脂联素等多个候选蛋白。结论本研究分析了JIA患者的血清蛋白质组,为JIA的诊断、JIA发病机制的探讨提供了实验依据。

基于iTRAQ技术对戊四氮点燃癫痫大鼠海马组织的蛋白质组学分析

目的:筛选癫痫大鼠海马组织差异表达蛋白(DEPs),为进一步探索癫痫的发病机制和药物治疗靶点提供思路。方法:采用戊四氮(PTZ)诱导建立SD大鼠癫痫模型(PTZ组),利用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)联合LC-MS/MS技术检测大鼠海马组织蛋白质谱,以PTZ组对control组蛋白表达量变化倍数>1.5或<0.67且P<0.05为标准筛选DEPs,并对DEPs进行基因本体(GO)功能注释和京都基因与基因百科全书(KEGG)通路富集等生物信息学分析。结果:共筛选出80个显著DEPs,其中上调39个,下调41个。GO分析显示:上调的DEPs主要涉及细胞对神经生长因子刺激的反应、轴突发育、细胞表面受体信号通路、神经元迁移、肌动蛋白细丝解聚和信号转导等生物过程;下调的DEPs主要涉及三羧酸循环、柠檬酸盐代谢过程、丙酮酸-乙酰辅酶A生物合成过程、草酰乙酸代谢过程、粘附聚集体的调节等生物过程。KEGG通路富集分析显示:上调的DEPs主要参与腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路、肌动蛋白细胞骨架的调节、鞘脂信号通路、苯丙氨酸代谢和胰岛素信号通路等5条信号通路;下调的DEPs主要参与柠檬酸循环、碳代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、代谢途径、氨基酸的生物合成和肌萎缩侧索硬化症等6条信号通路。结论:本研究通过iTRAQ蛋白质组学方法筛选出了癫痫海马组织的DEPs,对DEPs进行生物信息学分析所富集的代谢通路可能与癫痫的发病密切相关。

基于稳定同位素标记的蛋白质组学定量方法研究进展

定量蛋白质组学已经成为后基因时代的重要研究方向之一。目前该领域的研究主要采用无标记定量方法和稳定同位素标记定量法。其中,基于稳定同位素标记的蛋白质组定量方法发展非常迅速,已为生命科学研究提供了重要的技术支撑。本文分析了基于稳定同位素标记的蛋白质组学定量方法,包括相对定量方法和绝对定量方法,并对其发展进行了展望。

激光捕获显微切割技术结合^(18)O标记定量蛋白质组技术在胃癌标志物筛查中的应用研究

建立一种更加精确地分离鉴定胃癌特异肿瘤标志物的定量蛋白质组学技术.首先采用激光捕获显微切割技术(LCM)纯化胃腺癌细胞及胃黏膜良性上皮细胞,将裂解的样本总蛋白经过1DSDS-PAGE预分离,然后采用18O/16O分别标记两种样本酶切后的多肽混合物.结合纳升级液相色谱(Nano-HPLC-MS/MS)定量地鉴定胃癌细胞和胃黏膜良性上皮细胞的差异表达蛋白.共筛选出78个差异表达蛋白,其中42个蛋白质在胃癌组织中表达上调,36个蛋白质下调.Western blot技术验证了其中几个差异蛋白(moesin,periostin,annexin A2,annexin A4)的表达,与蛋白质组学研究的结果一致.LCM技术结合18O稳定同位素标记的定量蛋白质组学技术,为研究胃癌发生机制、筛选胃癌的分子标志物提供了新的思路,亦为诸如胃癌等复杂体系蛋白质的分离鉴定提供了新的技术选择.

^(18)O稳定同位素标记定量蛋白质组研究技术的建立与优化

建立了18O稳定同位素标记方法,用于复杂体系蛋白质相对定量分析。对影响蛋白质标记稳定性的实验条件进行了比较和优化。结果表明,采用酶切后标记的方法,酶切肽段在胰酶催化下,在pH 5.0的K2HPO4/KH2PO4缓冲体系中,37℃18O标记反应16 h,绝大部分肽段即可达到100%的标记效率。对多个16O/18O成对肽段峰强度的动态范围及定量准确度进行了考察。结果表明,18O标记方法是一种简便、稳定、可靠的相对定量方法,10倍动态范围内,标记率相对标准偏差在18.4%以内,16O/18O峰强度呈很好的线性关系。本实验考察了标记后的肽段在不同溶液体系中的稳定性,为复杂样品的预处理和预分离的溶液条件提供了依据。

磷酸化蛋白质组学分析和定量技术的研究进展

蛋白质的磷酸化是一种可逆性的蛋白质翻译后修饰,在生物体内起着极为重要的作用.近年来蛋白质翻译后修饰日益成为蛋白质组研究的热点之一.定量磷酸化蛋白质组学方法和技术的快速发展为研究蛋白质磷酸化时空动态变化,更好地了解生物学功能调节网络奠定了坚实的基础.作为蛋白质组学研究的一个重要组成部分,定量磷酸化蛋白质组学因其磷酸化蛋白质所具有的独特特征,在技术和方法研究方面将面临更为严峻的挑战.综述了磷酸化蛋白质组学定量的一些分析技术和方法的发展现状、优缺点以及未来的发展趋势.

iTRAQ标记技术及其在微生物比较蛋白质组学中的研究进展

病原微生物的致病作用是由多种蛋白质共同参与下的病原微生物．宿主相互作用的复杂过程，因此应用比较蛋白质组学方法动态、整体和定量地分析病原微生物致病过程中蛋白质的差异表达谱，对于解析病原微生物的致病机制具有至关重要的作用。相对和绝对定量的等量异位标签技术（Osobafic tags for relative and absolute quantitation，iTRAQ）以其高通量、重复性好、能够处理复杂样本和同时进行定性、定量分析的优点，在生命科学各个领域中得到了广泛的应用。

蛋白质组学定量的技术与方法研究进展

蛋白质组学是一门在整体水平上研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的新兴学科。定量蛋白质组学是指通过某种方法或技术,对生物样品(细胞、组织或体液等)在某些过程中蛋白质的含量进行比较分析。近几年来,定量蛋白质组的技术发展很快,稳定同位素标记技术的提出,为准确定量在细胞或组织体系中发挥重要功能的低丰度蛋白质提供了一个理想的方法。本文综述了蛋白质组定量分析技术及其最新的研究进展。

基于生物质谱的乙酸酐稳定同位素标记定量蛋白质组学方法的建立与优化

建立了一种基于生物质谱的乙酸酐稳定同位素标记,定量蛋白质组学研究方法,优化了影响标记效率的各种条件。在pH8.0的Na2B4O7/H3BO3缓冲体系中,当乙酸酐摩尔浓度25倍过量于肽段摩尔量,22℃反应30 min时,标记即可完全。对多对H6/D6-乙酸酐标记肽段在基质辅助激光解吸电离质谱中的动态范围及定量准确度进行了考察,并通过串联质谱分析确定了乙酰化位点。结果表明:在10倍和30倍动态范围内,线性关系良好(r=0.99,r=0.98),理论值和观测值的偏差分别为0.5%和20%。