基于蛋白质组学分析色胺酮抑制小鼠乳腺癌的作用机制

目的:采用非标记定量(Label-free)蛋白质组学技术研究色胺酮抗小鼠体内乳腺癌的作用机制。方法:采用超高效液相色谱-质谱联用技术检测色胺酮抗小鼠乳腺癌的表达蛋白,选择Ionoptics nano UPLC C18色谱柱(0.075 mm×250 mm,1.6μm),流动相0.1%甲酸水溶液-0.1%甲酸乙腈溶液梯度洗脱,正离子模式,扫描范围m/z 100～1 700,使用MaxQuant 1.6.5.0进行数据库检索。采用Label-free高分辨质谱的蛋白质组学技术筛选4T1乳腺癌小鼠模型组与色胺酮(100 mg·kg~(-1))口服给药组之间的差异表达蛋白,进行色胺酮抗乳腺癌的蛋白质组学研究。结果:共鉴定出3 997个蛋白质,其中有2 911个蛋白可定量。模型组与色胺酮组共750个差异表达蛋白,其中286个蛋白上调,464个蛋白下调。基因本体分析表明,这些差异表达蛋白主要参与增殖、细胞迁移、凋亡、免疫、血管生成和炎症调节等生物学过程。京都基因与基因组百科全书通路分析进一步表明,这些蛋白主要集中于T细胞受体,B细胞受体,Toll样受体,核转录因子-κB(NF-κB),Ras蛋白,白细胞介素-17,肿瘤坏死因子,磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K-Akt)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)等信号通路。结论:与色胺酮抗4T1乳腺癌作用密切相关的差异表达蛋白包括上调蛋白白细胞分化抗原14(CD14),前列腺素G/H合酶2(PTGS2),泛素蛋白连接酶E3和下调蛋白CD44,70 kDa热休克蛋白1A(HSPA1A),巨噬细胞移动抑制因子(MIF),NF-κB,核糖体蛋白S6激酶α-4(RPS6KA4)和高迁移率族蛋白B1(HMGB1),提示色胺酮主要通过调节肿瘤炎症微环境来达到抑制小鼠乳腺癌的作用。     

中药蛋白质组学研究策略

蛋白质组学在中药研究中的应用已十分广泛,有许多较为成功的实例。作者回顾了前人应用蛋白质组学技术对中药复杂体系的研究工作,并提出建立一门专门针对中药研究的蛋白组学,即中药蛋白质组学。该文对中药蛋白质组学的研究策略及未来的研究方向进行了综述和思考,希望为从事中药蛋白质组学研究者提供一点思路。     

证候蛋白质组学与中医证候学相关性探讨

以蛋白质组学为代表的后基因组时代的到来，必然使分子生物学经历从局部观走向整体观、从线形思维走向复杂思维的转变。基于蛋白质组学的发展趋势，总结了近年来中医证候学研究方法，提倡用二维电泳及生物信息学方法鉴定不同的蛋白质。将蛋白质组学引入中医证候分类及证候演变规律的研究，对从分子流行病学水平来探讨中医学与蛋白质组学乃至现代分子生物学研究相结合都是必须的。而蛋白质组学与传统中医药在研究生命科学的思维方法上逐步趋于一致，相互渗透，说明在探讨复杂性生命现象时中西医两种医学相结合的必然性和重要性。     

下瘀血汤干预肝硬化大鼠的蛋白质组学研究

目的基于肝组织差异蛋白质组表达,解析下瘀血汤对硫代乙酰胺诱导的肝硬化进展期大鼠的作用及其机制。方法48只SD雄性大鼠中的18只作为对照组,其余30只ip给予40 mg/mL的硫代乙酰胺水溶液200 mg/kg制备大鼠肝硬化模型,每周2次,连续8周;于开始造模后第4周分别随机处死对照组和造模大鼠各6只,进行药物干预前的动态观察。其余模型大鼠于开始造模后第5周首日随机分为模型组及下瘀血汤组,下瘀血汤组大鼠ig给予下瘀血汤0.626 g/kg,对照组和模型组大鼠ig生理盐水;于第8周末处死大鼠,双向凝胶电泳分离肝组织总蛋白,基质辅助激光解析电离飞行时间质谱分析鉴定部分差异表达蛋白;蛋白质免疫印迹法检测层粘连蛋白受体(67 LR)、DJ-1蛋白、Cu-Zn超氧化物歧化酶(Cu-Zn SOD)蛋白表达。结果鉴定的18个蛋白中有5个氧化应激蛋白、5个与物质代谢相关的蛋白、4个细胞骨架蛋白、2个与炎症反应相关的蛋白、2个与增殖凋亡相关的蛋白;验证的3个蛋白点(67 LR、Cu-Zn SOD、DJ-1)与双向电泳分析结果基本一致。结论过氧化损伤以及造成的物质代谢异常是硫代乙酰胺致大鼠肝硬化的重要病理环节,提高机体内在的抗氧化能力及逐步恢复物质代谢能力是下瘀血汤逆转大鼠肝硬化的主要机制之一。     

基于蛋白质组学分析栀子水提液肝损伤时-毒关系及其机制

研究栀子水提液致大鼠肝毒性的时-毒关系及其作用机制。大鼠随机分为C组(0 d),D5组(5 d),D12组(12 d),D19组(19 d),D26组(给药19 d停药7 d)。各组灌胃给予对应时长栀子水提物,给药剂量为10 g·kg^-1,C组给予等量生理盐水。各组末次给药后麻醉大鼠,摘取肝脏,苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色法观察肝脏形态变化。提取肝脏蛋白,Nano-ESI液相-质谱联用系统检测蛋白,Protein Discovery软件鉴定蛋白,SIEVE软件对蛋白进行相对定量定性分析,基于STRING构建蛋白互作(protein-protein interaction,PPI)网络,使用Cytoscape软件对差异蛋白进行聚类分析。Kyoto encyclopedia of genes and genomes(KEGG)数据库对聚类蛋白进行富集信号通路分析。将筛选的差异蛋白表达与肝脏病理等级评分结果进行Pearson相关性分析。结果发现D5组、D12组、D19组大鼠肝损伤程度均显著高于C组,D5组肝损伤程度略高于D12组、D19组,D26组与C组无显著差异。蛋白质组学筛选重点差异蛋白147个,主要形成6大聚类,涉及主要通路5条,包括药物代谢通路、视黄醇代谢通路、蛋白酶体、氨基酸的生物合成通路以及糖酵解/糖异生通路。Pearson相关分析发现不同给药时间差异蛋白表达与肝脏病理程度的变化具有一定的时序关系。上述结果表明由栀子引起的肝损伤程度并不随着给药时间增加而增加,停止给药后可恢复正常。以上通路可能与栀子水提液致肝损伤作用机制相关。     

证候与基因组学、蛋白质组学相关研究及其思考

证候是中医独有的概念,证候实质的研究,就是用现代科学理论揭示中医证候理论中蕴藏的科学内涵,阐明证候及其相关疾病的微观机制。基因组学与蛋白质组学的引入有望给证候学研究带来契机。从证候实质研究现状、证候与基因组学、蛋白质组学相关研究和复杂系统研究的方法论问题等方面,探讨了从基因组学和蛋白质组学研究中医证候实质可能的思路与方法。     

蒙古黄芪和膜荚黄芪水溶性蛋白表达

目的:蒙古黄芪和膜荚黄芪都为药用黄芪,二者亲缘关系近,成分相似,药用价值尚未区分。该研究旨在建立蒙古黄芪和膜荚黄芪的水溶性蛋白表达谱,了解两种黄芪之间存在的差别。方法:样品采用水超声提取和丙酮沉淀的方法得到黄芪水溶性蛋白成分,质谱级胰酶酶解后的肽段经nano ESI-LC-MS/MS分析,采用Proteome Discoverer 1. 4软件比对豆科蛋白数据库鉴定蛋白,再使用非标记定量软件SIEVE分析蒙古黄芪与膜荚黄芪水溶性蛋白质表达的差异。最后运用生物信息学方法分析2种黄芪共有蛋白的分类、分子功能、参与的生物过程和信号通路。结果:蒙古黄芪鉴定特异性蛋白有920个,膜荚黄芪鉴定的特异性蛋白有717个,2种黄芪中共同表达的蛋白有472个,其中二者的差异表达蛋白有21个,如PR-10蛋白,NDK-1蛋白,谷蛋白A2,磷脂酶D等蛋白在两种黄芪中差异表达。蒙古黄芪高表达蛋白14个,膜荚黄芪高表达蛋白7个。结论:蒙古黄芪和膜荚黄芪的水溶性蛋白表达谱存在显著差异,特异性蛋白、差异表达蛋白和共同表达的蛋白可为今后两种黄芪的鉴别、药理作用机制的研究和寻找作用靶点提供参考。     

四物汤对血虚证患者血清蛋白质的影响

目的:用蛋白质组学技术考察四物汤对血虚证患者血清蛋白的影响,在分子水平上探讨四物汤治疗血虚证的作用机制。方法:收集正常、血虚证患者和四物汤用药患者的血清,用二向电泳、图像分析、质谱鉴定等蛋白质组学技术测定四物汤对血虚证患者血清中有影响的蛋白质。结果:蛋白质组学研究发现,血虚证患者血清与正常相比有15个蛋白质的水平发生改变,其中有11个上调和4个下调,四物汤可使这些改变的蛋白质水平有所恢复。胶内酶切提取蛋白进行质谱鉴定,其中血虚证患者血清与正常相比升高的蛋白质有结合珠蛋白,聚集素,补体C4B,GTP结合蛋白2,与正常相比降低的蛋白质有转甲状腺素蛋白,血红蛋白β。血虚证患者服用四物汤后可降低结合珠蛋白,聚集素,补体C4B,GTP结合蛋白2,升高转甲状腺素蛋白,血红蛋白β。结论:四物汤可以通过增强免疫,减轻基因损伤,增加血红蛋白等途径治疗血虚证。     

Anti-amyloid compounds protect from silica nanoparticle-induced neurotoxicity in the nematode C. elegans

Identifying nanomaterial-bio-interactions are imperative due to the broad introduction of nanoparticle (NP) applications and their distribution. Here, we demonstrate that silica NPs effect widespread protein aggregation in the soil nematode Caenorhabditis elegans ranging from induction of amyloid in nucleoli of intestinal cells to facilitation of protein aggregation in body wall muscles and axons of neural cells. Proteomic screening revealed that exposure of adult C. elegans with silica NPs promotes segregation of proteins belonging to the gene ontology (GO) group of “protein folding, proteolysis and stress response” to an SDS-resistant aggregome network. Candidate proteins in this group include chaperones, heat shock proteins and subunits of the 26S proteasome which are all decisively involved in protein homeostasis. The pathway of protein homeostasis was validated as a major target of silica NPs by behavioral phenotyping, as inhibitors of amyloid formation rescued NP-induced defects of locomotory patterns and egg laying. The analysis of a reporter worm for serotonergic neural cells revealed that silica NP-induced protein aggregation likewise occurs in axons of HSN neurons, where presynaptic accumulation of serotonin, e.g. disturbed axonal transport reduces the capacity for neurotransmission and egg laying. The results suggest that in C. elegans silica NPs promote a cascade of events including disturbance of protein homeostasis, widespread protein aggregation and inhibition of serotonergic neurotransmission which can be interrupted by compounds preventing amyloid fibrillation.