论文部分内容阅读
目的:胶质瘤是最常见的中枢神经系统肿瘤,是一种多基因及环境相互作用的复杂进程的疾病。目前对胶质瘤的研究相较于其他系统常见肿瘤还比较局限,本研究通过筛选不同恶性级别的人脑胶质瘤组织中差异表达蛋白,结合生物信息学分析探讨其与胶质瘤发生的相关性及生物进程,寻找分析在胶质瘤病程进展变化中的关键通路,并基于以往相关研究,筛选出有进一步研究价值的差异蛋白,探讨其作为新的肿瘤诊断标志物及恶性进展评估指标的潜在可能。方法:收集病理学确诊的低级别(WHO Ⅰ-Ⅱ级)胶质瘤组织、高级别(WHO Ⅲ-Ⅳ级)胶质瘤组织及瘤周的水肿带组织(非瘤脑组织),分为低级别组即1_2组、高级别组即3_4组、瘤周非瘤脑组织组即liu_zhou组。提取每组样本中的全部可溶性蛋白,采用bradford法对各样本总蛋白定量,再应用TMT(串联质量标签定量)技术,对样本中的蛋白质进行高通量的定性及定量分析,将3个组分间根据标签的离子峰强度进行两两对比,构成3个比较组即第一比较组(1_2_liu_zhou)、第二比较组(3_4_1_2)、第三比较组(3_4_liu_zhou),通过ANOVA分析,以p<0.05同时差异倍数大于1.2倍为筛选标准进行差异蛋白筛选,进行富集分析(GO与KEGG),分析差异蛋白参与的生物过程及相关信号通路,将3个比较组的上调差异蛋白进行综合分析得到共同差异上调蛋白,并通过STRING数据库对目标蛋白间进行相互作用网络分析,并结合以往研究成果进一步筛选出在不同级别胶质瘤发生及肿瘤分级恶化中起到关键作用的蛋白。结果:总共鉴定出31070个肽段,对应于5066个蛋白。在第一比较组(1_2_liu_zhou)中,共鉴定到1478种差异蛋白,其中933种上调,545种下调;在第二比较组(3_4_1_2)中,有2168种已鉴定的蛋白质表达发生了显着变化,其中1262种上调,906种下调;在第三比较组(3_4_liu_zhou)中,共鉴定到2317种蛋白,其中1328种上调,989种下调。通过GO富集分析发现,第一比较组中差异蛋白在生物进程中(BP)主要参与m RNA有关的代谢过程,与生物膜内质网有关的代谢过程,氮化合物,有机环化合物代谢,RNA加工及分解,有机酸分解;在CC(细胞组分)主要集中在核糖体,线粒体基质,染色体之中;在MF注释(分子功能)中主要包括核糖体结构成分,核酸(DNA和RNA)的结合,核小体的结合,转运蛋白活性,辅酶的结合。第二比较组差异蛋白中,BP主要参与:凝血的调节,体液免疫,炎症反应,补体激活,细胞外基质及结构组织,蛋白质激活级联;CC主要分布在核糖体,细胞外基质,外泌体,囊泡,内质网,血液;MF主要为整合蛋白结合,细胞外基质结合,信号受体结合,强度外基质,肽酶活性,核糖体结构成分,酶抑制剂活性,丝氨酸酶活性。在第三比较组中,差异蛋白所参与的BP主要为免疫过程,离子稳态,对刺激的反应,器官发育,生物调节,解剖结构及形态的发生进展;CC主要为膜蛋白复合物,生物膜,细胞外基质,呼吸链,线粒体呼吸链部分,分泌小泡,氧化还原酶复合物;MF主要为跨膜转运蛋白活性(阳离子、阴离子跨膜转运),丝氨酸型内肽酶抑制剂活性,ATP酶转运蛋白活性,钙离子结合过程,内肽酶、肽酶调节剂与抑制剂活性,细胞外基质结构组成。KEGG富集分析得到,第一比较组主要通路为核糖体,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的降解,系统性红斑狼疮,突触小泡循环,胆汁分泌,碳代谢,内分泌和其他因子调节的钙重吸收,剪接体,丁酸酯代谢,收集导管酸分泌。第二比较组主要通路为补体与凝血级联,系统性红斑狼疮,金葡菌感染,坏死性,碳代谢,核糖体,小细胞肺癌,胞外基质受体相互作用,蛋白的消化吸收,神经活性配体-受体相互作用。第三比较组中主要通路为亨廷顿氏病,帕金森氏病,氧化磷酸化,阿尔茨海默氏病,生热,依赖内分泌及其他因子调节性钙重吸收,非酒精性脂肪肝病(NAFLD),补体与凝血级联,心肌的收缩,逆行内源性大麻素信号。为了更有针对性地对获得的感兴趣的蛋白进行进一步探讨,将3个比较组中的上调差异蛋白进行Venn分析,得到86个共同的上调差异蛋白。进行蛋白质-蛋白质相互作用网络分析(PPI)后发现差异上调蛋白中大部分作用较紧密,挑选在网络内处于关键位置的蛋白,结合以往文献查阅,有3种蛋白尚未在胶质瘤领域中有明确报道,分别为Copine-3蛋白、OAS2蛋白、Lamin B1蛋白。结论:通过蛋白质组学研究及结合先前研究的查阅,我们鉴定到的共同差异上调蛋白质中,大部分已在先前报道的研究中得到验证。并通过蛋白质相互作用网络分析,发现其中处于关键位置的蛋白中有3种蛋白尚未出现在胶质瘤领域有明确报道,分别是Copine-3蛋白、OAS2蛋白、Lamin B1蛋白,这几种蛋白的上调表达不仅在不同恶性表型的胶质瘤的发生中起到显著作用,更在胶质瘤的恶性程度进展中发挥了重要作用,故具有更为重要的研究意义。不仅有作为新的分子标志物的潜力,也有作为治疗监测与评估指标的潜力。本研究为进一步探究这些蛋白作为胶质瘤的诊疗指标及恶性评估指标提供了可能的初步依据。综合第二比较组与第三比较组的KEGG通路分析,发现了补体与凝血级联途径,可能是导致胶质瘤恶性程度进展的重要通路,也是在高级别胶质瘤中持续起到重要作用的通路。