【客戶文獻(xiàn)】蛋白質(zhì)組和磷酸化蛋白質(zhì)組聯(lián)合分析慢性腎病并發(fā)高血壓的病理機(jī)制

Proteomic and phosphoproteomic analysis of renal cortex in asalt-load rat model of advanced kidney damage , Scientific Reports , IF=5.228
 

樣本來(lái)源

雄性大鼠（Male Sprague-Dawley rat）腎皮質(zhì)組織

研究技術(shù)

 iTRAQ蛋白質(zhì)組+iTRAQ磷酸化蛋白質(zhì)組

研究結(jié)果

1、首先是對(duì)腎切除（5/6Nx group）大鼠的生理參數(shù)進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)切除大鼠的收縮壓，血清肌酐和尿蛋白顯著增加；鹽負(fù)荷處理2周后，切除大鼠腎重體重比和收縮壓明顯增加，尿鈉和尿蛋白也顯著升高。

Table 1. Physiological and metabolic parametersin sham and 5/6Nx rats at week 12 after surgery.

2、采用iTRAQ蛋白質(zhì)組分析腎損傷處理以及鹽負(fù)荷處理對(duì)腎皮質(zhì)中蛋白質(zhì)組的影響，共檢測(cè)到2695條肽段；其中與模擬對(duì)照組（Sham + NS）相比，腎損傷組（5/6Nx + HS）中318個(gè)蛋白表達(dá)發(fā)生變化，164個(gè)上調(diào)，154個(gè)下調(diào)；與正常鹽處理組（5/6Nx + HS）相比（腎損傷處理后），高鹽負(fù)荷（5/6Nx + NS）引起310個(gè)蛋白差異表達(dá)，157個(gè)增加，153個(gè)降低。

Table 2. List of proteins significantly differentially expressedat least 1.5-fold corresponding to peptides identified by LC-MS/MS analysis ofrenal cortex samples from both 5/6Nx and sham rats fed normal or high saltdiet.

3、利用iTRAQ磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)共鑒定到1911個(gè)磷酸化肽段，其中1810個(gè)（對(duì)應(yīng)550個(gè)磷酸化蛋白）有定量數(shù)據(jù)；之后對(duì)這些磷酸化肽段以及磷酸化位點(diǎn)進(jìn)行了特征分析：肽段磷酸化位點(diǎn)數(shù)量以及磷酸化修飾的氨基酸殘基。

Figure 1. Characterization of phosphopeptides and phosphositesat the Log2 (5/6Nx + NS)/(Sham + NS) or Log2(5/6Nx + HS)/(5/6Nx + NS) ratio in(5/6Nx + NS)/(Sham + NS) and (5/6Nx + HS)/(5/6Nx + NS) comparison groups.

4、進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：其中與模擬對(duì)照組相比，腎損傷組中197個(gè)肽段的磷酸化修飾發(fā)生變化，113個(gè)上調(diào)，84個(gè)下調(diào)；與正常鹽處理組相比（腎損傷處理后），高鹽負(fù)荷引起169個(gè)肽段的磷酸化修飾發(fā)生變化（78個(gè)增加，91個(gè)降低）；之后對(duì)鑒定到的差異磷酸化蛋白功能進(jìn)行了生物信息學(xué)注釋（GO功能分析），發(fā)現(xiàn)這些磷酸化修飾改變的蛋白都是很重要的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，細(xì)胞結(jié)構(gòu)組分以及受體等。

Figure 2. Quantification and Gene Ontology analysis ofdifferentially phosphorylated peptides and proteins in (5/6Nx + NS)/(Sham + NS)and (5/6Nx + HS)/(5/6Nx + NS) comparison groups.

5、為進(jìn)一步解析慢性腎病并發(fā)高血壓的發(fā)病機(jī)理，作者對(duì)鑒定到的磷酸化差異修飾蛋白進(jìn)行了互作網(wǎng)絡(luò)分析（PPI）。他們發(fā)現(xiàn)在5/6Nx組（腎切除）中Polr2a，Srrm1，Gsta2和Pxn蛋白的連接度最高；而在鹽負(fù)荷組中Myh6，Lmna和Des蛋白的連接度最高。KEGG通路分析發(fā)現(xiàn)腎切除（腎病）組中的胰島素信號(hào)通路，脂肪細(xì)胞因子信號(hào)通路，肥大型心肌病以及焦點(diǎn)粘連信號(hào)通路中的蛋白磷酸化修飾發(fā)生變化；而鹽負(fù)荷引起的蛋白磷酸化修飾變化主要發(fā)生在側(cè)索硬化癥，mTOR信號(hào)通路，嘌呤代謝，剪接體和胰島素信號(hào)通路等。

Table 1. Physiological and metabolic parametersin sham and 5/6Nx rats at week 12 after surgery.

Figure 3. STRING analysis reveals protein interaction networksin renal phosphoproteome in (5/6Nx + NS)/(Sham + NS) comparison group.

Figure 4. STRING analysis reveals proteininteraction networks in renal phosphoproteome in (5/6Nx + HS)/(5/6Nx + NS)comparison group.

6、最后，作者選擇了兩個(gè)感興趣的蛋白phospho-lamin A 和phospho-phospholamban進(jìn)行了含量變化檢測(cè)（western blot）以及其下游基因的表達(dá)分析（realtime PCR），驗(yàn)證了組學(xué)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

Figure 5. Phosphoryation levels of lamin A andphospholamban as well as expression of their downstream genes desmin andSERCA2a significantly increased in 5/6Nx rats.

小編心得

本文是一篇典型的多組學(xué)聯(lián)合分析揭示病理機(jī)制的文章。本文在iTRAQ蛋白質(zhì)組研究的基礎(chǔ)上通過(guò)iTRAQ磷酸化蛋白質(zhì)組分析揭示腎損傷以及鹽負(fù)荷對(duì)腎皮質(zhì)組織中蛋白磷酸化修飾的影響，發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)的蛋白以及磷酸化修飾改變的蛋白多與代謝過(guò)程，信號(hào)傳導(dǎo)以及細(xì)胞增生相關(guān)。本研究對(duì)病理機(jī)制解析以及藥物作用靶點(diǎn)篩選提供了強(qiáng)有力的理論支撐，也為后續(xù)的研究指明了方向。這篇文章顯示了質(zhì)譜技術(shù)在機(jī)理機(jī)制基礎(chǔ)研究中的重要作用：差異表型整體性分析，全面系統(tǒng)性地解析潛在的分子機(jī)理。

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