定量蛋白质组学分析链霉素耐药和敏感结核分枝杆菌临床分离株

[目的]发现结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)链霉素耐药相关的潜在菌体蛋白.[方法]以结核分枝杆菌临床分离链霉素敏感株01105和结核分枝杆菌H37Rv为对照,采用iTRAQ技术和生物信息学鉴定并相对定量结核分枝杆菌临床分离链霉素耐药株01108菌体蛋白,并通过WEGO功能注释聚类分析01108菌株差异表达蛋白的细胞组分、分子功能和生物进程.[结果]01108菌株分别与01105菌株和H37Rv菌株比较差异表达蛋白为194个和146个,01108菌株与01105菌株和H37Rv比较均差异表达蛋白121个(共同差异表达蛋白).差异表达蛋白理论相对分子量和等电点分布广泛,其生物进程主要参与中间代谢、呼吸作用和脂质代谢,分子功能主要为催化活性功能和结合功能.共同差异表达蛋白:7个核糖体蛋白(Rv2785c,Rv0056,Rv0641,Rv0652,Rv0701,Rv1630和Rv2442c)在01108菌株中表达下调;7个蛋白在01108菌株中显著差异表达(上调大于1.20倍或下调小于0.55倍),分别为巯基过氧化物酶(Rv1932)、酰基载体蛋白脱氢酶(Rv0824c)、30S核糖体蛋白S15 (Rv2785c)、丙酮酸脱氢酶E2部分(Rv2215)、双组份转录调控蛋白(Rv3133c)以及假定未知蛋白(Rv2466c和Rv2626c).[结论]iTRAQ发现了链霉素耐药结核分枝杆菌相对于链霉素敏感结核分枝杆菌和H37Rv共同差异表达蛋白,为进一步探讨结核分枝杆菌链霉素耐药机制奠定了基础.     

LCM纯化的鼻咽癌间质和正常鼻咽间质的定量蛋白质组学研究

间质在肿瘤发生发展中的作用越来越受到重视．为寻找与鼻咽癌( nasopharyngeal carcinoma,NPC )发生发展相关的特异性间质蛋白,采用激光捕获显微切割技术( laser capture microdissection,LCM )纯化鼻咽癌间质和正常鼻咽黏膜间质,荧光差异双向凝胶电泳( fluorescent two-dimensional difference gel electrophoresis 2-D,DIGE )结合质谱技术分离鉴定间质相关蛋白．Western blot及免疫组织化学技术验证了其中3个差异蛋白(CapG、L-plastin和S100A9),证实了2D-DIGE结果的可靠性．建立了LCM 纯化的鼻咽癌间质和正常鼻咽间质的荧光差异蛋白表达图谱,高通量筛选与肿瘤发生相关的间质蛋白,共得到34个有统计学意义的蛋白质点,质谱鉴定得到20个差异蛋白．研究结果提示：这些差异表达的蛋白质将有助于阐明鼻咽癌细胞和周围间质的关系．对间质蛋白功能的进一步研究,将有助于解析间质在肿瘤发生中的作用机制,并为从间质途径寻找肿瘤治疗靶标提供新思路．     

人原发性肺腺癌转移相关分子的定量蛋白质组学研究

癌细胞转移是人原发性肺腺癌(lung adenocarcinoma, AdC)死亡率高和预后差的主要原因．为了筛选潜在的肺腺癌转移相关分子标志物,依据临床诊断选取无转移的肺腺癌组织和有转移的肺腺癌组织作为研究对象,首先采用激光捕获显微切割技术(laser capture microdissection, LCM)对两组肺腺癌组织中的癌细胞进行纯化,再利用荧光差异凝胶电泳技术(two-dimensional differential in-gel electrophoresis, 2D-DIGE)分离无转移肺腺癌组和有转移肺腺癌组的癌细胞总蛋白,通过Decyder软件分析两组差异表达的蛋白质点,质谱(mass spectrometry, MS)对差异表达的蛋白质点进行鉴定,Western blot验证部分差异蛋白annexin A1, annexin A2, annexin A3, B23和 S100A9的表达．建立了LCM 纯化的无转移和有转移的肺腺癌组织癌细胞的2D-DIGE图谱,质谱鉴定了20个非冗余差异蛋白质,其中12个蛋白质在有转移肺腺癌组中较无转移肺腺癌组表达上调,8个蛋白质在有转移肺腺癌组中表达下调．Western blot验证分析显示,差异蛋白annexin A1,annexin A2,annexin A3和 S100A9的表达水平在有转移肺腺癌中较无转移肺腺癌增高,B23的表达水平在有转移肺腺癌中较无转移肺腺癌降低．免疫组化进一步证实S100A9在有转移的肺腺癌中较无转移的肺腺癌中表达上调．首次应用LCM技术联合2D-DIGE及MS技术分析鉴定出肺腺癌转移相关蛋白质,为研究肺腺癌的转移分子机制、筛选预测肺腺癌转移的分子标志物奠定了基础．     

基于同位素标记相对和绝对定量技术研究耐铬(VI)菌株CM01的蛋白定量组学

[背景]六价铬[Cr(Ⅵ)]作为一种高毒性的重金属污染物,用微生物学方法还原Cr(Ⅵ)既经济又环保.[目的]探究耐铬菌株CM01中与耐受或还原铬Cr(Ⅵ)有关的蛋白或基因,从分子水平上阐述其耐铬Cr(Ⅵ)机制.[方法]运用同位素标记相对和绝对定量技术(isobaric tags for relative andabso...     

激光捕获显微切割技术结合^18O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1D SDS-PAGE预分离,然后采用17O/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.LOM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.     

高精度相对和绝对定量的等量异位标签在定量蛋白质组学研究中的新进展

蛋白质组学逐渐从定性研究转向定量研究。在定量蛋白质组学技术中,相对和绝对定量的等量异位标签(Isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)是应用最广泛的技术之一,具有通量高、稳定性强及不受样品来源制约等优点,几乎可以对任意样品进行标记,而且可以同时对多达8个样品进行定量分析,有效地提高了通量。iTRAQ技术不断改进,其定量准确性显著提高,适用的平台越来越多,为微生物、动物、植物、生物医学领域蛋白质及其翻译后修饰组研究创造了条件。文中综述了高精度iTRAQ技术在定量蛋白质组学研究中的最新发展及其应用。     

iTRAQ技术及其在蛋白质组学中的应用

近年来随着蛋白质组学的迅速发展,其相应的方法学研究也取得了巨大的进步, 一系列新技术融入了蛋白质组学研究中,极大地促进了这门学科的发展.相对和绝对定量同位素标记(iTRAQ)技术与高度敏感性和准确性的串联质谱及多维液相色谱联用技术已成为蛋白质定性和定量研究的主要工具之一. 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.由于其能够同时对多达8种样品进行标记分析,故在生命科学的各个领域得到了广泛的应用.本文对iTRAQ的原理、实验流程、优缺点及近几年的应用进展进行综述.     

应用LCM和蛋白质组学技术筛选肺腺癌的差异表达蛋白质

为筛选肺腺癌(lung adenocarcinoma,AdC)发病相关蛋白质,首先采用激光捕获显微切割技术(laser capture microdissection,LCM)分别从AdC组织和正常支气管上皮(normal bronchial epithelium,NBE)组织中切割并收集AdC细胞和NBE细胞,再应用双向凝胶电泳技术(two-dimensional gel electrophoresis,2-DE)分离经LCM收集的细胞蛋白质,通过PDQuest软件分析差异表达的蛋白质点,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)鉴定差异表达蛋白质,组织芯片免疫组化方法检测差异蛋白质膜联蛋白A4(annexin A4)在30例AdC组织、配对的癌旁组织和淋巴结转移癌组织中的表达水平。研究结果显示,通过蛋白质组学方法建立了LCM收集的AdC和NBE细胞的2-DE图谱,质谱鉴定得到了33个差异表达蛋白质,其中21个蛋白质在AdC细胞中表达上调,12个蛋白质在AdC细胞中表达下调。组织芯片免疫组化结果显示,与癌旁肺组织相比,annexin A4在AdC组织中的表达水平显著上调,且在AdC淋巴结转移癌组织中的表达明显高于其原发癌组织。上述结果提示annexin A4与AdC的发病及淋巴结转移相关,有望成为诊断AdC及预测AdC转移的分子标志物。     

人支气管上皮不典型增生与浸润癌组织的比较蛋白质组学研究

为筛选支气管上皮鳞状不典型增生进展的分子标志物,采用改良的脱氧胆酸-三氯醋酸(deoxycholate-trichloroaetic acid, DOC-TCA)法提纯支气管上皮总蛋白质进行双向电泳（two-dimensional electrophoresis,2-DE）,应用ImageMaster 2D分析软件、Student’s t-检验识别差异蛋白质点,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF-MS）得到相应的肽质指纹图（peptide mass fingerprint,PMF）,搜索数据库鉴定差异蛋白质.由此获得人支气管上皮不典型增生和浸润癌组织的2-DE图谱及其凝胶的平均蛋白质点数（1 273.00±43.31,1 326.00±66.63）,且两阶段间平均差异蛋白质点数为 56.00±8.96.取38个差异蛋白质点进行PMF分析,鉴定出一些与细胞生长、分化或肿瘤发生等有关的蛋白质,随即应用免疫组化检测差异蛋白质EGFR、c-Jun、Mdm2在两类组织中的表达,其结果也显示了类似的表达差异.支气管上皮不典型增生恶性转化过程中存在蛋白质的差异表达,这些差异蛋白质可能以不同的方式参与了癌变过程,且EGFR、c-Jun、Mdm2的免疫组化验证结果与质谱结果的一致性表明,比较蛋白质组学是一种筛选癌变相关分子标志物的可靠方法之一.     

激光捕获显微切割技术纯化的鼻咽癌癌细胞和间质细胞的比较蛋白质组学研究

间质在肿瘤发生发展中的作用越来越受到重视。为寻找与鼻咽癌发生发展相关的特异性间质蛋白,首先采用激光捕获显微切割技术（1asercapture microdissection,LCM）纯化鼻咽癌癌细胞和间质细胞,再利用二维凝胶电泳（2-DE）分离癌细胞和间质细胞的总蛋白,通过PDQUEST分析两组差异表达的蛋白质点,采用质谱（MS）对差异表达的蛋白质进行鉴定,     

热CO2气腹处理后结肠癌细胞株COLO 205的蛋白组学变化

目的：研究热CO2气腹处理后结肠癌细胞株COLO205的蛋白组学变化,为阐明热CO2气腹对结肠癌细胞的杀伤作用机制提供依据。方法：用热CO2气腹处理结肠癌细胞株COL0205,按有无处理分为处理组与对照组。分别抽提两组细胞的总蛋白质,采用同位素标记的相对和绝对定量（isobaric tags for relative absolute quantitation, iTRAQ）技术标记,液相色谱（LC）分离蛋白质,质谱仪（MS）进行蛋白质鉴定及Western blot检测。结果：共筛选得到18个差异表达的蛋白,其中8个蛋白表达上调,10个蛋白表达下调。Western blot显示热休克蛋白HSP70在细胞表达明显高于对照组（P〈0．01）;蛋白Myosin-9的表达量在处理后显著下降。结论：热CO2气腹处理后结肠癌细胞株COL0205的蛋白组学发生差异性变化。     

热CO2气腹处理后结肠癌细胞株COLO 205的蛋白组学变化

目的:研究热CO₂气腹处理后结肠癌细胞株COLO 205的蛋白组学变化,为阐明热CO₂气腹对结肠癌细胞的杀伤作用机制提供依据。方法:用热CO₂气腹处理结肠癌细胞株COLO 205,按有无处理分为处理组与对照组。分别抽提两组细胞的总蛋白质,采用同位素标记的相对和绝对定量（isobaric tags for relative absolute quantitation,iTRAQ）技术标记,液相色谱（LC）分离蛋白质,质谱仪（MS）进行蛋白质鉴定及Western b1ot检测。结果:共筛选得到18个差异表达的蛋白,其中8个蛋白表达上调,10个蛋白表达下调。Western blot显示热休克蛋白HSP70在细胞表达明显高于对照组（P<0.01）;蛋白Myosin-9的表达量在处理后显著下降。结论:热CO₂气腹处理后结肠癌细胞株COLO 205的蛋白组学发生差异性变化。     

iTRAQ联用串联质谱鉴定食管鳞状细胞癌差异表达蛋白质及蛋白质相互作用网络

基于质谱的蛋白质组学结果不仅具有重复性差和覆盖率低等缺陷,并且针对数十至百个差异表达蛋白质分子的分析非常具有挑战性,而蛋白质与蛋白质相互作用网络（protein-protein interaction network, PPIN）分析能够在一定程度上弥补上述不足,使各种组学研究结果具有一致性和可比性。本研究应用同位素标记相对和绝对定量（iTRAQ）联用串联质谱技术鉴定了与食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cell carcinoma,ESCC）相关的差异表达蛋白质244个（ESCC中,升高和降低的蛋白质分别为119个和125个）,基因本体论（gene ontology, GO）富集与肿瘤十大特征相关的17个GO条目|以该17个条目包含的117个蛋白质为种子蛋白搜索STRING（http: //www.string-db.org）数据库,构建包含96个存在相互作用的PPIN和21个离散蛋白质。用CytoHubba算法确定34个中心节点蛋白质和36个瓶颈蛋白质,非重复49个中心节点和/或瓶颈蛋白质中含7个目前已报道的癌基因表达蛋白（PPP2R1A、CTNNB1、ENO1、EZR、TPM4、COL1A1、TPM3）,确定与该7个癌蛋白直接相互作用的4个蛋白质（FN1、ITGB1、TAGLN和YWHAZ）可能为参与食管癌变的关键蛋白质,并应用Western印迹实验验证了 FN1、ITGB1、TAGLN和YWHAZ等4个关键蛋白质在ESCC中具有显著的表达差异,表明PPIN分析是确定具有重要生物学意义分子的有效途经之一。     

iTRAQ标记技术与差异蛋白质组学的生物标志物研究

结合多维液相色谱和串联质谱分析,iTRAQ技术已成为差异蛋白质组学定量研究的主要工具之一。而寻找和发现区别于正常生理状态下的疾病特异表达蛋白质,有利于阐明疾病的发病机理,对疾病的预防、诊断、预后和疗效监测具有重要作用,并有助于用作新靶点来开发临床治疗药物。本文重点就该技术在医学领域中进行差异蛋白质组分析并寻找标记蛋白质的研究进行综述。     

Network analysis of quantitative proteomics on asthmatic bronchi: effects of inhaled glucocorticoid treatment

Background

Proteomic studies of respiratory disorders have the potential to identify protein biomarkers for diagnosis and disease monitoring. Utilisation of sensitive quantitative proteomic methods creates opportunities to determine individual patient proteomes. The aim of the current study was to determine if quantitative proteomics of bronchial biopsies from asthmatics can distinguish relevant biological functions and whether inhaled glucocorticoid treatment affects these functions.

Methods

Endobronchial biopsies were taken from untreated asthmatic patients (n = 12) and healthy controls (n = 3). Asthmatic patients were randomised to double blind treatment with either placebo or budesonide (800 μg daily for 3 months) and new biopsies were obtained. Proteins extracted from the biopsies were digested and analysed using isobaric tags for relative and absolute quantitation combined with a nanoLC-LTQ Orbitrap mass spectrometer. Spectra obtained were used to identify and quantify proteins. Pathways analysis was performed using Ingenuity Pathway Analysis to identify significant biological pathways in asthma and determine how the expression of these pathways was changed by treatment.

Results

More than 1800 proteins were identified and quantified in the bronchial biopsies of subjects. The pathway analysis revealed acute phase response signalling, cell-to-cell signalling and tissue development associations with proteins expressed in asthmatics compared to controls. The functions and pathways associated with placebo and budesonide treatment showed distinct differences, including the decreased association with acute phase proteins as a result of budesonide treatment compared to placebo.

Conclusions

Proteomic analysis of bronchial biopsy material can be used to identify and quantify proteins using highly sensitive technologies, without the need for pooling of samples from several patients. Distinct pathophysiological features of asthma can be identified using this approach and the expression of these features is changed by inhaled glucocorticoid treatment. Quantitative proteomics may be applied to identify mechanisms of disease that may assist in the accurate and timely diagnosis of asthma.

Trial registration

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