蛋白質(zhì)組學(xué)在中藥作用靶點(diǎn)研究方向的應(yīng)用

標(biāo)題: 芪參益氣方（QSYQ）通過半乳糖凝集素-3介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)通路介導(dǎo)亞急性腦卒中模型的神經(jīng)恢復(fù)
發(fā)表期刊：Frontiers in Pharmacology（IF=5.810）
組學(xué)技術(shù)：TMT標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)，RT-qPCR，ELISA
研究小結(jié)：SD大鼠隨機(jī)分為6組，分別為假手術(shù)組(Sham)、I/R(模型組)、Nim(陽性對照組)+I/R、QSYQ低劑量(150mg/kg)+I/R、中劑量(300mg/kg)+I/R和高劑量(600mg/kg)+I/R組。高劑量組治療7天顯著改善腦卒中大鼠的神經(jīng)功能，減輕血腦屏障損傷。蛋白質(zhì)組學(xué)分析共鑒定5813個(gè)蛋白質(zhì)，模型組與高劑量組間有92個(gè)差異表達(dá)蛋白。生物信息學(xué)分析表明，600mg/kg QSYQ可顯著下調(diào)CI/RI（腦缺血再灌注損傷）腦組織中半乳糖凝集素-3、TNF-α、IL-6 的mRNA和蛋白表達(dá)水平。結(jié)果表明，芪參益氣方可能通過調(diào)節(jié)半乳糖凝集素-3介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)作用于急性心肌梗死。
 

圖1.QSYQ治療組與模型組差異表達(dá)蛋白的鑒定

案例二

標(biāo)題：基于血清蛋白質(zhì)組學(xué)分析骨質(zhì)增生止痛丸分子靶點(diǎn)及信號通路
發(fā)表期刊：Chinese Medicine（IF=5.455）
組學(xué)技術(shù)：iTRAQ標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)+PRM靶向驗(yàn)證
研究小結(jié)：中藥GZZSZTW（骨質(zhì)增生止痛丸）回流提取后凍干。7周齡SD大鼠分別以0.8、1.05、1.3g/kg/d的劑量口服GZZSZTW，空白組灌胃飲水。采集頸靜脈血清并測定軟骨細(xì)胞活力。GZZSZTW調(diào)控軟骨發(fā)育、生長和修復(fù)的一系列蛋白和信號通路。通路分析將蛋白富集到軟骨形成、軟骨細(xì)胞增殖分化和軟骨修復(fù)的信號通路，包括Hippo信號通路、cGMP-PKG信號通路、細(xì)胞周期信號通路和鈣信號通路。蛋白-蛋白相互作用分析和siRNA敲低實(shí)驗(yàn)鑒定出一個(gè)由TGFB1、RHO GTPases、ILK、FLNA、LYN、DHX15、PKM、RAB15、RAB1B和GIPC1組成的相互作用網(wǎng)絡(luò)。GZZSZTW治療關(guān)節(jié)疾病的作用可能是通過TGFB1/RHO相互作用網(wǎng)絡(luò)，以及其他與軟骨發(fā)育、生長和修復(fù)相關(guān)的蛋白和信號通路來實(shí)現(xiàn)的。研究提供了使用傳統(tǒng)中藥配方預(yù)防和治療關(guān)節(jié)疾病的可能替代策略。
 

圖2.差異表達(dá)蛋白KEGG通路的散點(diǎn)圖

案例三

標(biāo)題：迷迭香酸通過調(diào)控PTEN-PI3K-Akt信號通路抑制DJ-1對骨肉瘤細(xì)胞產(chǎn)生抗癌作用
發(fā)表期刊：Phytomedicine（IF=5.340）
組學(xué)技術(shù)：蛋白質(zhì)組學(xué)，RT-qPCR，Western Blot
研究小結(jié)：迷迭香酸（RA）是一種水溶性多酚類植物化學(xué)成分，具有強(qiáng)大的抗癌作用。本研究發(fā)現(xiàn)RA有效抑制骨肉瘤細(xì)胞遷移和侵襲并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明DJ-1是RA的潛在靶點(diǎn)。shRNA轉(zhuǎn)染敲除DJ-1，細(xì)胞增殖、遷移、侵襲及細(xì)胞周期進(jìn)展被抑制。分子水平上，RA處理后DJ-1、p-PI3K和p-Akt表達(dá)水平降低，而磷酸酶和張力蛋白同源物(PTEN)表達(dá)水平升高。研究表明RA通過調(diào)控PTEN-PI3K-Akt信號通路抑制DJ-1，結(jié)合DJ-1在骨肉瘤組織和細(xì)胞系中的高水平表達(dá)，揭示了RA對骨肉瘤細(xì)胞的抗癌作用。
 

圖3.RA可能通過阻斷PTEN-PI3K-Akt通路，抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖和EMT，并誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞凋亡，從而發(fā)揮顯著的抗癌作用

案例四

標(biāo)題：定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示芍藥苷降低實(shí)驗(yàn)性類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎滑膜組織的LIFR和ASPN蛋白
發(fā)表期刊：Drug Design, Development and Therapy（IF=4.162）
組學(xué)技術(shù)：iTRAQ標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)，Western Blot
研究小結(jié)：30只SD大鼠隨機(jī)分為正常組、模型組（CIA）和芍藥苷（PA組）。對大鼠滑膜組織進(jìn)行標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析。結(jié)果表明，與模型組相比，PA組86個(gè)蛋白差異表達(dá)。IPA通路分析發(fā)現(xiàn)24種生物功能與芍藥苷處理有關(guān)聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)分析顯示，兩個(gè)重要網(wǎng)絡(luò)：白血病抑制因子受體(LIFR)和無孢蛋白(ASPN)對芍藥苷治療效果貢獻(xiàn)最大。Western blot驗(yàn)證了這兩個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)。研究有助于確定治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的潛在藥物。
 

圖4.芍藥苷下調(diào)CIA 大鼠模型的無孢蛋白(ASPN)和白血病抑制因子受體(liFr) 機(jī)制圖

案例五

標(biāo)題：基于血清蛋白質(zhì)組學(xué)分析鑒定鹿茸提取物對骨調(diào)節(jié)的潛在治療靶點(diǎn)
發(fā)表期刊：Molecular Biology Reports（IF=2.316）
組學(xué)技術(shù)：iTRAQ標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)，PRM靶向驗(yàn)證
研究小結(jié)：鹿茸在促進(jìn)骨骼和軟骨的發(fā)育、生長和修復(fù)方面發(fā)揮著重要作用。7周齡雄性SD大鼠以0.2g/kg/d的劑量口服DAE（鹿茸提取物），空白組灌胃飲水。3周后對血清樣本進(jìn)行iTRAQ-LC-MS/MS蛋白質(zhì)組學(xué)分析，共鑒定出79個(gè)差異表達(dá)蛋白。研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)由正調(diào)控蛋白（Tpm1，Tpm2，Tpm4，Wdr1，Actn1和Dstn）和負(fù)調(diào)控蛋白（A2m，Serpina3n，Apoh和Apof)組成的相互作用網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果表明，鹿茸提取物對骨骼疾病的治療作用可能是通過調(diào)控成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞活動所必需的一系列血清蛋白和信號通路介導(dǎo)的。研究深化了目前對鹿茸提取物治療骨質(zhì)疏松等骨骼疾病分子機(jī)制的認(rèn)識。
 

圖5.上下調(diào)蛋白的PPI相互作用網(wǎng)絡(luò)

案例六

標(biāo)題：和厚樸酚通過抑制脂肪生成和促進(jìn)白色脂肪組織褐變減輕高脂飲食誘導(dǎo)小鼠的肥胖
發(fā)表期刊：Animals（IF=2.752）
組學(xué)技術(shù)：TMT標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)，RT-qPCR，Western Blot
研究小結(jié)：將C57BL/6小鼠分為5組，分別為正常飼糧(ND)、高脂飼糧(HFD)、高脂飼糧中添加200、400、800mg/kg HON（和厚樸酚），飼喂8周。結(jié)果表明，與HFD組相比，HFD + HON組小鼠體脂比更低，附睪WAT（白色脂肪組織）脂肪細(xì)胞直徑更小。蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示，HON組小鼠附睪中30個(gè)蛋白上調(diào)，98個(gè)蛋白下調(diào)，其中類固醇O-�；�轉(zhuǎn)移酶1 (SOAT1)為關(guān)鍵蛋白。HON可以通過降低SOAT1和CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白-α (C/EBPα)的mRNA和蛋白表達(dá)來阻止HFD誘導(dǎo)的脂肪形成，表明SOAT1可能在調(diào)節(jié)脂肪形成中發(fā)揮重要作用。此外，HON處理增加了HFD小鼠能量和脂質(zhì)代謝相關(guān)蛋白的表達(dá)，如AMP活化激酶(AMPK)和乙酰輔酶a羧化酶(ACC)，并通過上調(diào)解偶聯(lián)蛋白1 (UCP1)的表達(dá)，促進(jìn)了附睪WAT的褐變。綜上所述，補(bǔ)充HON可通過抑制脂肪生成和促進(jìn)WAT褐變來減輕高脂小鼠體脂增加。
 

圖6.HON處理促進(jìn)白色脂肪組織褐變，抑制脂肪生成的分子機(jī)制圖

案例七

標(biāo)題：基于iTRAQ的蛋白質(zhì)組學(xué)分析揭示大黃對缺血性腦卒中大鼠的作用
發(fā)表期刊：BioMed Research International（IF=3.411）
組學(xué)技術(shù)：iTRAQ標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)，Western Blot
研究小結(jié)：30只大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組(SG)、模型組(MG)和大黃組(RG)。大黃組治療后mNSS（改良神經(jīng)系統(tǒng)嚴(yán)重程度評分）和腦梗死體積較MG顯著減少。iTRAQ-LC-MS/MS共鑒定出4578個(gè)蛋白質(zhì)。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)14條相關(guān)通路，包括cGMP-PKG信號通路、突觸囊泡循環(huán)、肌萎縮性側(cè)索硬化癥、長時(shí)程增強(qiáng)等。對MG vs SG、RG vs MG的DEPs（差異表達(dá)蛋白）取交集得到76個(gè)蛋白，主要涉及突觸囊泡生物學(xué)過程。Western blotting驗(yàn)證了大黃對突觸可塑性的重要影響。大黃通過調(diào)節(jié)多種蛋白質(zhì)、靶點(diǎn)和途徑發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。
 

圖7.大黃可能通過ERK1/2-Syn1信號通路對突觸可塑性的發(fā)育起重要作用

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