iBAQ非标定量分析生物被膜形成能力不同的鲍曼不动杆菌的蛋白质组学差异

目的利用iBAQ(intensity-based absolute-protein-quantification)非标记定量蛋白质组学分析鉴定生物被膜形成能力不同的鲍曼不动杆菌株蛋白质组学差异。方法64株临床分离的鲍曼不动杆菌株按生物被膜形成能力不同分为强组和弱组,收集两组菌株蛋白质样本进行FASP(filter-aided sample preparation)酶解,酶解产物进行LC-MS/MS质谱分析。使用Maxquant软件对LC-MS/MS原始文件进行查库以及iBAQ非标定量分析。Maxquant软件查库文件使用Perseus软件分析,通过GO(Gene Ontology)数据库对鉴定出的差异蛋白及特异蛋白从生物学过程、细胞成分和分子功能3方面进行功能注释,通过KAAS(KEGG automatic annotation server)分析差异蛋白涉及的代谢通路。结果实验通过LC-MS/MS分析共鉴定到1120个肽段,457个蛋白质,其中13个蛋白质的表达在生物被膜形成能力强组和弱组间差异具有统计学意义,其中7个蛋白质在弱组显著性低表达,6个在强组显著性低表达。另外,还鉴定出在生物被膜形成能力弱组(7个)和强组(5个)特异性表达的蛋白质,并对其参与的细胞过程及信号通路进行了分析。结论基于iBAQ的非标记定量蛋白质组学分析方法鉴定出多种与生物被膜形成能力相关的蛋白质,可为分析生物被膜形成的原因、机制及治疗提供参考。

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。

非小细胞肺癌与良性肺结节非标记定量血浆蛋白质组学分析

目的:基于非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)与良性肺结节(benign pulmonary nodules,BPN)患者血浆蛋白质组学分析,寻找良恶性肺结节鉴别诊断相关蛋白标志物。方法:采用非标记定量蛋白质组学技术,以10例BPN患者为对照,对10例肺鳞癌(lung squamous cell carcinoma,LUSC)、10例肺腺癌(lung adenocarcinoma,LUAD)患者进行血浆蛋白质组学分析。对不同比较组间的可定量蛋白进行基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)。以差异倍数>1.2(上调)或<1/1.2(下调)且P<0.05为标准筛选差异蛋白。应用String网站和R语言对差异蛋白进行基因本体论(gene ontology,GO)分析和主成分分析(principal component analysis,PCA)。结果:LUSC组与BPN组间比较发现380个可定量蛋白,其中20个差异蛋白。GSEA结果显示,可定量蛋白主要富集在肿瘤坏死因子信号通路、代谢途径、碳代谢等通路(P<0.05)。PCA结果显示,差异蛋白可明显区分LUSC与BPN患者。GO分析结果表明,20种差异蛋白大多以细胞外泌体的形式存在或主要位于细胞外间隙和胞外区,且主要富集于组织重塑的调节、细胞黏附等的生物学过程以及肝素结合、肽链内切酶抑制剂活性等的分子功能。LUAD组与BPN组间比较共得到350个可定量蛋白,包含12个差异蛋白。GSEA分析发现,其显著富集的通路有细胞因子与细胞因子受体的相互作用、趋化因子信号通路、代谢途径等(P<0.05)。PCA结果同样显示,差异蛋白可明显区分LUAD和BPN患者。GO分析结果表明,该12种差异蛋白主要富集于有机循环复合物应答的生物学过程和芳香酯酶活性的分子功能;细胞定位分析发现,其大多也以细胞外泌体的形式存在或主要位于细胞外间隙和胞外区。结论:良恶性肺结节患者血浆蛋白存在明显差异,可为发现良恶性肺结节鉴别诊断的新型标志物提供线索。

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。

非标记定量蛋白质组学分析冻结方式对中华管鞭虾肌肉差异蛋白质的影响

为了探究冻结方式对中华管鞭虾(Solenocera melantho)肌肉差异蛋白质的影响,本试验运用非标记(label-free)定量蛋白质组学技术,研究液体浸渍冻结、真空包装结合浸渍冻结、静止空气冻结、真空包装结合空气冻结4种方式对中华管鞭虾差异蛋白表达的影响。结果表明,与新鲜中华管鞭虾相比,上述4种冻结方式处理后的虾肌肉中分别有269、162、299、289个差异蛋白,其中表达上调的蛋白分别有100、59、63、61个,表达下调的蛋白分别有169、103、236、228个。筛选出甘油-3-磷酸脱氢酶(NAD^+)、β-胸腺素2个差异蛋白,有望成为与冻结中华管鞭虾品质变化相关的指示蛋白标志物。本研究为深入了解中华管鞭虾在不同冻结方式下的品质变化机制,以及寻找出与新鲜度相关的指示蛋白提供了理论依据,也为虾的冻结工艺技术提供了参考。

非标记定量蛋白质组学技术探讨不同透析龄患者腹膜透析流出液外泌体差异蛋白的研究

目的:研究不同透析龄患者腹膜透析流出液(peritoneal dialysis effluent,PDE)外泌体中差异蛋白质组。方法:选取10例稳定腹膜透析(peritoneal dialysis,PD)患者,根据透析龄分为初始腹透组(n=5)和维持腹透组(n=5)。收集患者留腹过夜的PDE,通过透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)、纳米颗粒跟踪分析(nanoparticle tracking analysis,NTA)、免疫印迹法鉴定经超速离心提取的外泌体,并用非标记定量蛋白质组学技术鉴定和筛选,对具有显著差异的蛋白开展功能富集和信号通路生物信息学分析。结果:PDE中提取到的外泌体TEM下呈茶托状,直径分布在30~150 nm,表达外泌体标志蛋白CD63和TSG101。通过数据库比对两组共筛选出499种差异蛋白,与初始腹透组相比,维持腹透组经差异显著性筛选上调蛋白17种,下调蛋白15种。基因本体论(gene ontology,GO)分析显示,差异表达蛋白主要分布在氯离子通道复合物、细胞表面以及核基质,以结合与催化活性为主,参与结合的正向调控、氧化应激反应及过氧化物酶反应等生物过程。京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路主要富集在免疫相关的信号通路,包括IL-17和Th17细胞分化信号通路,在腹膜损伤中起着关键作用。结论:采用非标记定量蛋白质组学技术筛选的差异蛋白可能作为PD患者腹膜损伤的候选标志物,也为揭示腹膜纤维化分子生物学机制提供线索。

高度近视患者房水非标记定量蛋白质组学分析

目的采用定量蛋白质组学技术分析高度近视患者房水中的蛋白质组谱。方法纳入2019年1—8月在天津医科大学眼科医院于白内障手术中用1 ml注射器采集伴或不伴高度近视的年龄相关性白内障患者房水标本各34例34眼(每例100μl),分别作为高度近视白内障组和单纯白内障组。各组分别选取16例16眼房水标本,采用BCA法进行蛋白定量并比较,采用非标记液相色谱串联质谱分析得到2个组的差异表达蛋白。进一步将生物大数据用基因本体功能富集和京都基因与基因组百科全书通路富集分析差异表达蛋白的功能和信号转导通路。各组分别选取18例18眼房水标本采用酶联免疫吸附实验(ELISA)进行质谱检测结果的扩大样本量验证。结果高度近视白内障组房水标本平均蛋白质量浓度为(1134.91±104.78)ng/L,明显高于单纯白内障组的(706.71±85.43)ng/L,差异有统计学意义(t=11.977,P<0.01)。2个组患者房水标本中共鉴定出463个可定量蛋白质,其中86个差异表达蛋白质,包括49个表达上调蛋白和37个表达下调蛋白。这些差异表达蛋白的分类主要包括蛋白结合活性调节因子、细胞外基质蛋白、载体蛋白、细胞间信号分子、蛋白质修饰酶等,分别占32.70%、14.50%、9.10%、9.10%和7.30%。生物信息学分析表明,86个差异表达蛋白主要富集在补体激活及其调节、急性炎症反应、细胞外基质组织重塑等生物学过程。其中21个差异表达蛋白富集于补体和凝血级联通路,15个差异表达蛋白富集于细胞外基质-受体相互作用通路,8个差异表达蛋白富集于PI3K-Akt信号通路。ELISA结果表明,随机选取的3个差异表达蛋白在2个组之间表达变化趋势均与非标记定量蛋白质组学分析结果一致。结论高度近视白内障与单纯白内障之间房水蛋白质表达谱有显著变化,高度近视与炎症和免疫相互作用以及细胞外基质的重塑密切相关。

冬枣果实发育过程中非标记定量蛋白质组学分析

考察冬枣不同成熟阶段的蛋白质组,分析差异表达蛋白质及功能,为研究冬枣成熟发育机制提供理论依据。采集开花后第55(幼果期)、76(果实膨大期)、96(果实白熟期)、116天(果实脆熟期)的沾化冬枣样品,利用非标记定量蛋白质组学技术对4个阶段冬枣样品蛋白质组进行分析,各阶段样品与前一阶段相比,得到差异表达蛋白质,并进行基因本体论(Gene Ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析。结果表明,4个阶段样品共定性2107个蛋白质,定量1986个蛋白质,各阶段果实与前一阶段相比差异表达蛋白质分别为96、185、138个;差异蛋白质GO显示,主要富集单一生物细胞过程、单一生物代谢过程、化学响应、压力响应等生物学过程。KEGG代谢通路表明,差异表达蛋白显著富集在光合作用、类黄酮生物合成、柠檬烯和蒎烯降解、苯丙烷类生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢以及核糖体合成等。冬枣果实不同发育阶段蛋白质组差异显著,差异蛋白质主要参与能量代谢、遗传信息处理和其他次生代谢物的生物合成等途径。

非标记定量蛋白质组学研究干燥方式对牡丹花差异蛋白质的影响

在蛋白质水平上,研究干燥方法(真空冷冻干燥、热风干燥、自然干燥)对牡丹花瓣的影响及作用机理。采用非标记定量蛋白质组学技术对牡丹花瓣进行蛋白质组学的差异性比较,并对差异蛋白质进行GO(Gene Ontology)、KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)注释富集分析,探讨加工方式对代谢通路的作用机制。结果表明:三组样品共定性1423个蛋白质,定量1349个,占总数94.80%;真空冷冻干燥样品FD、热风干燥样品HD、自然风干样品ZD定量蛋白质分别为1325、677、1085个,三组样品共同的定量蛋白质有656个。与HD比较,ZD显著差异蛋白质77个,上调24个,下调53个;77个显著差异蛋白质GO、KEGG分析表明,蛋白质主要集中在糖酵解/糖异生、丙酮酸代谢、TCA循环、内质网蛋白质加工通路。结论:加工方式对牡丹花蛋白质差异影响显著,该研究首次对采用蛋白质组学方法分析牡丹花差异蛋白的表达变化,为不同加工方法在实践中提供科学依据。

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。

一种结合生物医学知识的蛋白质组非标记定量分析方法及其应用

基于质谱的非标记定量方法能够对复杂蛋白质组进行规模化分析,同时,在定量分析的基础上理解和解释蛋白质组的功能和相互作用关系更有意义.这需要建立一种有效的兼容定量和定性分析结果的方法.针对这一需求,本文首先借鉴了NSAF(normalized spectral abundance factor)算法采用肽段计数对蛋白质组数据进行定量,进一步结合共享肽对该方法进行优化.以此为基础,通过g:Profiler获取海量蛋白质组的功能注释信息,在定量分析的过程中,同步实现了对蛋白质组数据的功能性分析.本文选择来自人心脏、小鼠心脏、小鼠肝脏的三组线粒体蛋白质组数据对该方法进行验证,按照功能性分析将三组数据划分为若干功能组或信号通路,并进行相关性、功能聚类以及电子传递链分析.结果表明,结合共享肽的优化算法克服了对低丰度蛋白质的错误估计,提高了非标记定量的准确性.同时,结合生物医学知识的分析方法解释了蛋白质组的功能和相互作用关系,为差异比较蛋白质组学、疾病蛋白质组学以及功能蛋白质组学等组学研究提供了新的方法.

蛋白质组学在非小细胞肺癌生物标记和靶向药物治疗中的应用进展

目的应用蛋白质组学可以检测差异蛋白质表达,进而发现肿瘤生物标记和靶向药物治疗的效果。生物标记在非小细胞肺癌(NSCLC)早期诊断、指导治疗和预后监测方面发挥着关键作用,而靶向药物治疗是根据NSCLC患者的不同分子病理情况来选择的一个重要治疗手段。蛋白质组学可应用于检测NSCLC诊断、预测和预后的生物标记,也可应用于分析NSCLC表皮生长因子受体、雷帕霉素靶蛋白抑制剂和其他信号传导途径为靶向的药物治疗的效果。

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%。

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。

非标记定量蛋白质组学在烟草青枯菌致病性研究中的应用

烟草青枯病是由茄科劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的一种毁灭性的烟草种植灾害,可造成烟草的巨大减产。本实验室应用蛋白质组学中的Shotgun技术、非标记质谱定量方法和MA plot等对致病和非致病青枯菌蛋白质进行了生物信息学分析,从蛋白质组水平研究烟草青枯菌的蛋白质结构和功能,为了解其致病机理和防治提供新的方向。本文采用Shotgun技术在非致病性和致病性菌株中分别找到1628和1346个蛋白质,其中287个为非致病性菌株中特有,15个为致病性菌株中特有。对于两种菌株共有的1341个蛋白质用MA plot方法分析得到了163个显著性量变差异,并采用GO富集分析,显示它们主要定位于细胞外(intracellular part)或与糖代谢相关,为进一步揭示青枯菌侵染烟草的生物学机制提供了有力的支持。

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。

应用同位素标记相对和绝对定量蛋白质组学方法筛选浆细胞性乳腺炎病人差异表达蛋白质

目的分析浆细胞性乳腺炎组织的蛋白表达谱,寻找浆细胞性乳腺炎的关键分子。方法选择4例浆细胞性乳腺炎病人,术中留取病灶组织、正常组织标本,提取蛋白,采用同位素标记相对和绝对定量蛋白质组学技术分析在浆细胞性乳腺炎中差异表达的蛋白质,并进行功能富集分析。结果在浆细胞性乳腺炎中,鉴定出915个差异蛋白(上调795个蛋白,下调120个蛋白)。功能富集分析表明这些差异蛋白主要参与细胞黏附、炎症反应等。KEGG通路分析发现,这些差异蛋白主要参与免疫系统相关信号通路。结论浆细胞乳腺炎中差异表达的蛋白质,参与了相关信号通路,可能是浆细胞性乳腺炎发生发展的关键分子。

^(60)Co γ射线全身 照射大鼠尿液的非标记定量蛋白质组学分析

目的:鉴定全身照射大鼠尿液中的异常表达蛋白质,筛选辐射敏感生物标志,并分析其功能和相关生物学过程。方法:以未照射大鼠为阴性对照,分别采用1、5 Gy(剂量率1 Gy/min)的60Coγ射线全身照射30只大鼠,收集照射后第1和第3天的尿液样本,采用非标记(label-free)质谱技术检测样本中所鉴定蛋白的相对表达水平,筛选差异表达蛋白,进一步使用Uniport、DAVID数据库对其进行基因本体(GO)分析、京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析,并使用STRING在线网站构建蛋白-蛋白相互作用网络。结果:本研究各样本共鉴定出1069种蛋白。照射后第1和第3天,与对照组比较1和5 Gy照射组均出现差异表达的蛋白279种,其中190种表达上调,97种表达下调。GO富集分析结果显示差异蛋白主要涉及对药物反应、氧化还原、老化等生物学过程,分布在细胞外泌体、细胞外空间等区域,发挥蛋白质同源二聚化活性、蛋白质结合以及钙离子结合等分子功能。KEGG富集分析结果显示差异蛋白主要涉及抗生素生物合成、谷胱甘肽代谢、碳代谢、代谢途径等多种信号通路。结论:γ射线照射后大鼠尿液蛋白质组学的综合分析表明,Gusb、Reg3g、GCLM、AZGP1蛋白上调和Ly6d蛋白下调可作为辐射敏感候选生物标志。

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。

无标记定量方法在小鼠精子发生相关蛋白质组学研究中的应用

目的:利用无标记定量蛋白质组学技术筛选在3周龄及成年小鼠睾丸中差异表达的蛋白质。方法:分别抽提3周龄及成年小鼠睾丸蛋白,酶解后所得肽段经纳升液相色谱分离,并经LTQ Obitrap质谱鉴定,在获得蛋白鉴定信息的同时根据相应肽段离子质谱峰强度对蛋白进行相对定量。结果:在3周龄及成年小鼠睾丸中共鉴定到非冗余蛋白319种,其中30种蛋白在两者之间存在显著的表达差异,这些蛋白主要参与形态发生、收缩、胞吞、受精等细胞事件,与精子变形过程及精子功能相关。结论:无标记定量蛋白质组学技术,具有方法简便、通量大、成本低廉等优点,利用其寻找睾丸发育,精子发生/功能相关蛋白具有广阔的前景。