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IgA肾病(IgA nephropathy,IgAN)是一种常见的原发性肾小球肾炎疾病,占肾活检患者的30%~45%,其特征是肾小球系膜区以IgA为主的免疫复合物沉积。临床表现多种多样,主要表现为血尿,可伴有不同程度的蛋白尿、高血压和肾功能受损。IgAN致病机制与多种因素有关,但具体的致病机制尚未阐明。定量蛋白组学(Quantitative proteomics)发现了多种潜在的蛋白标志物,但仍未有IgAN特异性的蛋白标志物。目前IgAN蛋白磷酸化研究较少,本研究采用定量蛋白组学和磷酸化蛋白组学(Phosphoproteomics)分析IgAN肾组织,揭示与IgAN相关的蛋白和IgAN肾组织的磷酸化修饰特征。
目的:
从蛋白组学水平筛选IgAN发病相关的蛋白;对IgA肾组织蛋白进行磷酸化位点分析,预测修饰位点上游激酶,构建激酶-蛋白网络图,揭示IgAN磷酸化特征,为IgAN分子诊断标志物及发病机制研究提供新的依据。
方法:
本研究疾病组为确诊的IgAN患者(n=7例),对照组为确诊的轻度肾小球异常患者(Minor glomerularabnormalities,MGA)(n=10例)。首先,提取疾病组和对照组肾组织的蛋白,BCA试剂盒检测蛋白质的浓度。其次,采用胰蛋白酶将蛋白酶解成肽段,肽段用于定量蛋白组学和蛋白磷酸化组学分析。运用现代生物信息的方法分析数据,对差异表达的蛋白进行蛋白注释、GO、KEGG及结构域等功能富集分析。MCODE和CytoHubba筛选与IgAN相关的差异蛋白和差异磷酸化蛋白。iGPS1.0软件对磷酸化位点上游激酶预测,筛选疾病组和对照组中差异表达的激酶。
结果:
1蛋白组学
(1)本研究共鉴定到蛋白4360个,其中2894个具有定量信息。筛选到上调蛋白227个(>2倍),下调蛋白263个(<1/2倍)。
(2)对蛋白进行注释,发现差异蛋白主要分布在细胞质中,共146个。
(3)对蛋白进行功能富集分析。GO富集在细胞外基质和免疫系统发育及离子运输等生物功能中;KEGG富集在原发性免疫缺陷和氨基酸代谢等信号通路;结构域富集在C型凝集素折叠和金属硫蛋白结构域。
(4)由MCODE和CytoHubba筛选出6种可能与IgAN相关的核糖体蛋白:核糖体蛋白L23(RPL23)、核糖体蛋白L11(RPL11)、核糖体蛋白S15A(RPS15A)、核糖体蛋白L32(RPL32)、核糖体蛋白L13(RPS13)、核糖体蛋白S8(RPS8)。
2磷酸化蛋白组学
(1)本研究共鉴定到279个差异磷酸化蛋白,其中上调磷酸化蛋白99个(>2倍)和下调磷酸化蛋白180个(<1/2倍)。
(2)对磷酸化蛋白进行注释,发现磷酸化修饰蛋白主要分布在核中,共126个。
(3)对磷酸化蛋白进行功能富集分析。GO富集在锚定接点、肌动蛋白结合等多项功能中;KEGG富集在HIF-1信号通路和PI3K-Akt信号通路等多条信号通路;结构域富集在锌指,LIM型结构域。
(4)对磷酸化位点上游激酶进行预测,鉴定到225个激酶,其中65激酶处于激活状态,160个激酶处于抑制状态。
(5)筛选CDK2,CDK5,CK2A1,CK2A2,ERK1及ERK2激酶构建激酶-磷酸化位点网络图。结合MCODE和CytoHubba分析筛选出6个与IgAN相关的磷酸化蛋白,如桩蛋白(PXN),核糖体蛋白S3(RPS3),核糖体蛋白S27(RPS27),黏着斑蛋白(VCL),嗜热菌蛋白酶(TLN)及热休克蛋白AA1(HSP90AA1)等磷酸化蛋白。
结论:
(1)定量蛋白组学筛选到227个上调蛋白和263个下调蛋白。筛选出RPL23,RPL11,RPS15A,RPL32,RPS13和RPS8可能与IgAN发病机制相关的蛋白。
(2)磷酸化蛋白组学筛选到99个上调蛋白180个下调蛋白。
(3)筛选出PXN,RPS3,RPS27,VCL,TLN和HSP90AA1等磷酸化蛋白可能与IgAN发病机制相关。
(4)本研究筛选出来的蛋白和磷酸化蛋白可作为IgAN潜在分子标记物,为阐明IgAN发病机制提供新思路。
目的:
从蛋白组学水平筛选IgAN发病相关的蛋白;对IgA肾组织蛋白进行磷酸化位点分析,预测修饰位点上游激酶,构建激酶-蛋白网络图,揭示IgAN磷酸化特征,为IgAN分子诊断标志物及发病机制研究提供新的依据。
方法:
本研究疾病组为确诊的IgAN患者(n=7例),对照组为确诊的轻度肾小球异常患者(Minor glomerularabnormalities,MGA)(n=10例)。首先,提取疾病组和对照组肾组织的蛋白,BCA试剂盒检测蛋白质的浓度。其次,采用胰蛋白酶将蛋白酶解成肽段,肽段用于定量蛋白组学和蛋白磷酸化组学分析。运用现代生物信息的方法分析数据,对差异表达的蛋白进行蛋白注释、GO、KEGG及结构域等功能富集分析。MCODE和CytoHubba筛选与IgAN相关的差异蛋白和差异磷酸化蛋白。iGPS1.0软件对磷酸化位点上游激酶预测,筛选疾病组和对照组中差异表达的激酶。
结果:
1蛋白组学
(1)本研究共鉴定到蛋白4360个,其中2894个具有定量信息。筛选到上调蛋白227个(>2倍),下调蛋白263个(<1/2倍)。
(2)对蛋白进行注释,发现差异蛋白主要分布在细胞质中,共146个。
(3)对蛋白进行功能富集分析。GO富集在细胞外基质和免疫系统发育及离子运输等生物功能中;KEGG富集在原发性免疫缺陷和氨基酸代谢等信号通路;结构域富集在C型凝集素折叠和金属硫蛋白结构域。
(4)由MCODE和CytoHubba筛选出6种可能与IgAN相关的核糖体蛋白:核糖体蛋白L23(RPL23)、核糖体蛋白L11(RPL11)、核糖体蛋白S15A(RPS15A)、核糖体蛋白L32(RPL32)、核糖体蛋白L13(RPS13)、核糖体蛋白S8(RPS8)。
2磷酸化蛋白组学
(1)本研究共鉴定到279个差异磷酸化蛋白,其中上调磷酸化蛋白99个(>2倍)和下调磷酸化蛋白180个(<1/2倍)。
(2)对磷酸化蛋白进行注释,发现磷酸化修饰蛋白主要分布在核中,共126个。
(3)对磷酸化蛋白进行功能富集分析。GO富集在锚定接点、肌动蛋白结合等多项功能中;KEGG富集在HIF-1信号通路和PI3K-Akt信号通路等多条信号通路;结构域富集在锌指,LIM型结构域。
(4)对磷酸化位点上游激酶进行预测,鉴定到225个激酶,其中65激酶处于激活状态,160个激酶处于抑制状态。
(5)筛选CDK2,CDK5,CK2A1,CK2A2,ERK1及ERK2激酶构建激酶-磷酸化位点网络图。结合MCODE和CytoHubba分析筛选出6个与IgAN相关的磷酸化蛋白,如桩蛋白(PXN),核糖体蛋白S3(RPS3),核糖体蛋白S27(RPS27),黏着斑蛋白(VCL),嗜热菌蛋白酶(TLN)及热休克蛋白AA1(HSP90AA1)等磷酸化蛋白。
结论:
(1)定量蛋白组学筛选到227个上调蛋白和263个下调蛋白。筛选出RPL23,RPL11,RPS15A,RPL32,RPS13和RPS8可能与IgAN发病机制相关的蛋白。
(2)磷酸化蛋白组学筛选到99个上调蛋白180个下调蛋白。
(3)筛选出PXN,RPS3,RPS27,VCL,TLN和HSP90AA1等磷酸化蛋白可能与IgAN发病机制相关。
(4)本研究筛选出来的蛋白和磷酸化蛋白可作为IgAN潜在分子标记物,为阐明IgAN发病机制提供新思路。