iTRAQ多重化学标记串联质谱技术在蛋白质组学中的应用

i TRAQTM是2004年美国应用生物系统公司(Applied Biosystems Incorporation,ABI)最新推出的一种多肽体外标记试剂,该技术可对复杂样本、细胞器、细胞裂解液等样本进行相对和绝对定量研究,具有较好的定量效果、较高的重复性,并且弥补了DIGE及ICAT的不足,正迅速被广大学者所接受。主要从i TRAQ实验原理、实验流程、i TRAQ与其他定量蛋白质组学方法的比较等3个方面进行简要总结。     

基于iTRAQ技术结合2D-LC-MS/MS研究黄连对CYP450同工酶表达的影响

黄连是临床常用药材,在中医药中被广泛应用,具有清热燥湿、泻火解毒之功,中药成分比较复杂,细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)同工酶是药物的主要代谢酶,研究黄连对CYP450酶的影响具有很重要的临床意义。实验选用大鼠肝脏组织,差速离心法分离肝微粒体,BCA(bicinchoninic acid)蛋白定量,应用同位素标记相对和绝对定量(isobaric tags for relative and absolute quantification,iTRAQ)技术结合2D-LC-MS/MS筛选差异蛋白。黄连一共鉴定出30个CYP450同工酶,7个表达上调,8个表达下调,15个没有发生变化。iTRAQ技术结合2D-LC-MS/MS可以全面研究CYP450酶,但黄连有必要进一步在体外水平对其进行评价,预防潜在的临床药物相互作用。     

基于iTRAQ蛋白质组学技术筛选类风湿关节炎湿热瘀阻证血清标志物

目的筛选类风湿关节炎(RA)湿热瘀阻证差异蛋白,为进一步研究证候机制及临床辨治提供依据。方法以RA湿热瘀阻证与RA非湿热瘀阻证以及健康对照组各30例,收集血清标本,采用同位素标记相对和绝对定量蛋白质组学技术(iTRAQ)进行定量标记,再以超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱(UPLC-QE-MS)进行分析检测。所得质谱数据选用Thermo Proteome Discoverer 2.1软件进行蛋白的检索和鉴定,并以Western Blot对筛选蛋白进行验证。结果共得出RA湿热瘀阻证差异蛋白72个,其中上调蛋白25个,下调蛋白47个,RA非湿热瘀阻证中得出上调差异蛋白1个,下调蛋白11个。湿热瘀阻证上调蛋白中有6个蛋白(SAA1、AGP1、HP、AGP2、SAA4、CRP)表达与急性期炎症直接相关;有3个蛋白(ACTB、FGA、FGG)表达与血小板聚集、凝血、纤维蛋白凝块形成相关。与健康对照组比较,湿热瘀阻证组差异蛋白富亮氨酸α2糖蛋白(LRG1)表达水平差异有统计学意义(P0.05);与非湿热瘀阻证组比较,湿热瘀阻证组LRG1蛋白表达差异亦有统计学意义(P0.05)。结论 RA湿热瘀阻证与疾病的活动性存在重要联系。LRG1蛋白可作为RA湿热瘀阻证血清学标志物的价值之一。     

基于iTRAQ技术的肾阳虚不育小鼠睾丸差异蛋白表达研究

目的应用iTRAQ技术研究肾阳虚证小鼠睾丸的差异蛋白表达,探讨肾阳虚引起雄性不育的机制。方法选用20只6周龄雄性昆明小鼠,随机分为空白对照组及肾阳虚证组,每组10只,肾阳虚组予氢化可的松25 mg/(kg·d)腹腔注射,空白对照组予生理盐水0.2 mL/d腹腔注射10 d。提取睾丸总蛋白,利用iTRAQ技术对两者进行蛋白质组质谱检测,并通过筛选差异蛋白、GO富集以及Pathway信号通路富集等生物信息学方法分析两组间小鼠睾丸的差异蛋白表达。结果与空白对照组相比,肾阳虚组小鼠睾丸表达的差异蛋白共87个,其中27个上调,60个下调;显著富集于生物过程中"生殖"或"生殖过程"或"精子生成"的差异蛋白18个;主要集中在核糖体通路、PPAR信号通路及钙离子信号通路中信号转导分子的活性改变。GO与Pathway共富集于Rps5、Rps19、Rps28、Rpl11、Rplp1、Rplp2核糖体蛋白。结论肾阳虚证可能通过调节核糖体蛋白的表达进而影响细胞增殖、凋亡、分化及信号转导,或下调表达对精子有保护作用的分子,或影响睾丸脂质代谢及激素水平,从而引起睾丸中生精细胞的发育异常,最终导致精子活性改变及男性不育。     

基于iTRAQ技术的黄连解毒汤对自发性高血压大鼠主动脉差异蛋白的研究

目的:基于iTRAQ技术分析黄连解毒汤对自发性高血压大鼠主动脉的作用蛋白,对差异蛋白进行鉴定和生物信息学分析,探讨黄连解毒汤对自发性高血压大鼠主动脉的作用机制。方法:大鼠随机分为模型组和黄连解毒汤组,分别给予相应干预后取大鼠的主动脉组织。通过iTRAQ方法分析得到差异蛋白,将相关的差异蛋白基因通过DAVID数据库搜索结合GO数据库搜索进行功能注释和富集分析,采用KEGG数据库进行信号转导通路分析,STRING数据库进行蛋白质相互作用分析。结果:共鉴定出56种差异蛋白,生物信息学分析发现,差异蛋白主要参与了26种生物学过程、20种细胞组分、15种分子途径,差异蛋白参与4条信号转导通路,差异蛋白基因的功能主要包括ATP能量代谢、氧气转运、线粒体质子转运ATP合酶,差异蛋白主要富集在氧化磷酸化信号通路上。结论:黄连解毒汤可能通过上调ATP合酶基因蛋白Q6PDU7,P19511,D3ZAF6促进线粒体氧化磷酸化功能达到保护血管的作用。     

基于iTRAQ技术探讨家系早发冠心病血瘀证与ITLN1差异蛋白的相关性研究

目的筛选家系早发冠心病血瘀证患者血浆差异蛋白,探讨其对疾病发病的影响,为临床早期诊断提供潜在危险标志物。方法从101例冠心病患者中筛选出典型家系早发冠心病血瘀证患者、家系早发冠心病非血瘀证患者各3例并匹配健康对照组2例,采用同位素标记相对与绝对定量(iTRAQ)技术检测各组血浆蛋白表达情况,通过组间比较分析得出家系早发冠心病血瘀证血浆差异蛋白谱,根据差异蛋白特性及疾病病理特点筛选出疾病早期诊断的潜在危险标志物,以Western blot验证筛选出的蛋白。结果通过iTRAQ技术共得到差异蛋白84个,其中家系早发冠心病血瘀证组与健康对照组之间差异蛋白共32个,包括上调蛋白22个、下调蛋白10个。经GO功能和KEGG富集分析,家系早发冠心病血瘀证血浆差异蛋白生物学功能多与角质化、角质化包膜及表皮结构组成部分有关,其相关通路主要与金黄色葡萄球菌感染、补体系统、血小板激活等相关。验证结果表明,与健康对照组比较,家系早发冠心病血瘀证组差异蛋白内凝集蛋白1(ITLN1)表达水平有统计学意义(P<0.01)。结论根据差异蛋白特性及疾病病理特点筛选出的ITLN1可作为家系早发冠心病血瘀证早期诊断的潜在危险标志物。     

基于iTRAQ结合质谱技术的养心通脉有效部位方对大鼠BMSCs作用蛋白的探讨

目的:采用核素标记相对和绝对定量(iTRAQ)蛋白组学技术分析养心通脉有效部位方(apr-YTF)对骨髓间充质干细胞(BMSCs)的作用蛋白。方法:SD大鼠按照每天31.08 g·kg-1给予养心通脉有效部位方灌服,以灌服等量生理盐水大鼠含药血清为空白对照,5 d后取含药血清干预BMSCs,提取细胞的膜蛋白,运用液相色谱基质辅助激光解析/电离-飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS)筛选并鉴定差异表达蛋白,并对其进行生物信息学分析。结果:鉴定出236个蛋白,差异蛋白62个,其中表达上调的蛋白有48个,表达下调的蛋白有14个;这些蛋白主要参与102种生物学过程,35种细胞组分,6种分子途径和3条信号转导通路,这些蛋白在3条信号转导通路上相互发生作用。结论:由结果推测处于差异蛋白功能交互网中交叉点位置的早老蛋白-1(presenilin-1),presenilin-2通过Notch信号通路,突触融合蛋白-4(syntaxin-4)通过可溶性N-乙基顺丁烯二酰亚胺敏感性的融合蛋白附着蛋白(SNARE)信号通路,丝裂原活化蛋白激酶12(MAPK12)通过MAPK信号通路在apr-YTF诱导BMSCs向心肌分化过程中发挥重要作用。     

基于中药血清药物化学的桂枝加葛根汤干预流感病毒性肺炎功效组分表征

目的：采用超高效液相色谱-四级杆-静电场轨道阱高分辨质谱法（UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS）对桂枝加葛根汤（GGT）干预流感病毒性肺炎的功效组分进行表征。方法：雄性BALB/c小鼠12只,随机分为空白组和GGT组（36 g·kg-1·d-1）,每组6只,GGT组连续灌服GGT提取液5d,空白组灌服等量超纯水。给药结束后收集血清及肺组织,应用UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS表征小鼠血清及肺组织中GGT原型及代谢成分。同时存在于小鼠给药血清及肺组织中的GGT成分定义为其功效组分,利用SwissTargetPrediction数据库对功效组分的靶点进行检索,通过GeneCards数据库查询流感病毒性肺炎的靶点,进而取交集得到GGT干预疾病的潜在靶点。通过STRING数据库对潜在靶点进行蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析,利用Metascape对潜在靶点进行京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。结果：在小鼠含药血清中共检测到GGT原型成分29个,代谢成分28个,其中有11个原型成分和4个代谢成分在小鼠肺组织中被检测到。主要代谢途径...     

基于网络药理学和实验验证探讨糖痹康颗粒治疗糖尿病周围神经病变的分子机制

目的：基于网络药理学和体内实验验证探讨糖痹康颗粒治疗糖尿病周围神经病变的相关分子机制。方法：通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)平台查找糖痹康颗粒组方中各味中药所含的活性成分及其对应的靶点基因,TCMSP中未收录的中药则通过文献查询有效成分后通过SwissADME类药性分析后上传SwissTargetPrediction数据库预测相关靶点基因。通过GeneCard数据库收集糖尿病周围神经病变(DPN)的相关疾病靶点基因。将药物基因与疾病基因取交集获得糖痹康颗粒治疗DPN的核心靶点基因。将核心靶点基因上传Metascape平台进行基因本体(GO)、京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析。高糖高脂饲料诱导加小剂量链脲佐菌素(STZ)腹腔注射建立糖尿病大鼠模型,成模后进行糖痹康颗粒高、中、低剂量组(2.5、1.25、0.625 g·kg^-1)12周连续药物干预。通过功能学检测感觉神经传导速度(SNCV)电生理测定评估神经传导速度改变,坐骨神经苏木素-伊红(HE)染色光镜下观察组织形态评估神经损伤程度,实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PC...