蛋白质组学

被忽视的尿液蛋白原来有着巨大作用?

 

随着全球人口老龄化进程的加剧,高龄老人比重越来越大,2型糖尿病(T2DM)和老年痴呆症的发病率也越来越高,已逐渐成为残害老年人健康的“元凶”之一。越来越多的流行病学数据表明DM与血管性痴呆(VD)相关,可将痴呆症的风险增加2至3倍,甚至被认为是导致老年痴呆的主要因素。

 

 

尿液与最常用于检测标志物的血液相比,它可以无创,大量的获取,并且由于不受稳态的调节,可以容纳并积累更多,更大的变化。且与通过侵入性手术获得的脑脊液相比更方便。然而,迄今为止,由于大脑与尿路之间的距离,用于脑部疾病的尿液生物标志物大多被忽略,导致痴呆症中尿液生物标志物的研究较少。中南大学第二湘雅医院与国家蛋白质中心合作通过质谱(MS)分析尿液蛋白确定糖尿病性血管性痴呆(DVD)的潜在诊断生物标志物,并揭示其潜在机制。该成果“Label-Free Liquid Chromatography–Mass Spectrometry Proteomic Analysis of Urinary Identification in Diabetic Vascular Dementia in a Han Chinese Population”于2021年2月发表在Frontiers in Aging Neuroscience期刊。

 

技术路线

注:血管性痴呆(VD);2型糖尿病(T2DM);糖尿病性血管性痴呆(DVD);正常对照(NC)

 

结果速递

蛋白质组结果分析

一共成功鉴定出4744种尿蛋白,其中NC,T2DM,VD和VD + T2DM组分别鉴定出3977、4000、3958和4131种尿蛋白。共有蛋白质有3331种(图1),这表明它们共享重叠蛋白质分子的调控机制。

图1:鉴定蛋白数统计及Venn图

 

差异蛋白鉴定及功能分析

研究人员将VD + T2DM组分别与NC,T2DM和VD组比较,找到了DVD组和其他三个组的差异蛋白(DEPs),其中有481个差异蛋白重叠。尿蛋白作为DVD的潜在候选生物标志物,表明它们可能共享一些共同的分子机制来促成目标疾病(图2A)。差异尿排泄蛋白GO富集分析除了发育过程外,前11个生物学过程与文中描述其他比较方式的差异蛋白过程相似(图2B)。免疫系统中富集了24种DEPs,内分泌系统中富集了10种DEPs,神经系统中富集了8种DEPs,信号传导中富集了23种DEPs,15种DEPs富集在运输和分解代谢和10种DEPs富集在神经退行性疾病(图2C)。此外研究人员使用STRING进行蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络分析,得出基于综合得分的前九个网络节点。

图2:VD+T2DM组与其他三组间尿液中DEPs功能分析

 

候选标志物和复合生物标志物

通过蛋白质组学分析结果以及文献检索,从481个常见DEPs中选择了14种DEPs作为潜在的候选标记。包括10个上调的蛋白质和4个下调的蛋白质,通过ROC曲线评估,只有9个上调蛋白具有统计学意义(图3A)。此外还确定了两个最重要的复合标记物(CM)作为潜在的生物标志物或与DVD相关的蛋白质,并通过ROC曲线进行了验证(图3B)。

图3:ROC曲线分析验证候选标志物和复合生物标志物

 

结论

本文通过尿液样本结合Label free定量蛋白质组学,鉴定出可用的早期诊断生物标志物为DVD的干预治疗提供有效的机会,同时更新了对T2DM与痴呆症及其潜在病理生理机制联系的了解。

 

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利用非标定量蛋白质组学分析汉族人群糖尿病血管性痴呆患者尿液

Label-Free Liquid Chromatography–Mass Spectrometry Proteomic Analysis of

Urinary Identification in Diabetic Vascular Dementia in a Han Chinese Population

期刊名称:Frontiers in Aging Neuroscience

IF: 4.362

样本选择:尿液样本

技术策略:Label Free蛋白质组学

 

 

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