肺癌组织N-糖特征分析及其功能研究

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N-糖基化是最重要的蛋白质翻译后修饰之一,参与多种生命活动,具有许多重要的生物学功能,影响细胞的粘附、移动、信号转导和分化等,与癌症的发生和发展也有密切的联系。肺癌是世界上发病率和死亡率最高的癌症,N-糖与肺癌也有密切的关系。本论文的研究主要包括以下三个方面:  第一,FFPE(Formalin-fixed paraffin-embedded)石蜡切片上N-糖鉴定方法的确立和肺腺癌FFPE组织切片上N-糖的鉴定和分析。N-糖糖谱分析是研究N-糖基化与癌症关系的有力手段。目前的方法主要用血清或新鲜组织做材料。然而,血清中的蛋白来源于多种不同的组织,因此,血清与特定组织的N-糖可能不同。此外,新鲜组织样品难以运输和储存。在本研究中,我们用了一个基于FFPE石蜡组织切片的鉴定N-糖的方法。该方法具有较高的重复性。我们从肺腺癌组织切片中鉴定到58个N-糖组分,其中51个做了多级质谱分析结构。我们的结果表明在肺腺癌组织样品中高甘露糖的水平上调,而唾液酸化N-糖的水平下调。我们做了ROC(Receiver operating characteristic)曲线分析,表明高甘露糖和唾液酸化的N-糖能够很好从正常组织中判断出肺腺癌组织。  第二,唾液酸化糖蛋白的糖蛋白组学鉴定和功能分析。N-糖基化修饰需要依赖蛋白才能发挥生物学功能。为了鉴定哪些蛋白的唾液酸化水平降低,随后,我们用能够抓取唾液酸的凝集素富集了唾液酸化的蛋白,用TMT(Tandem Mass Tag)标记的方法做了定量蛋白质组学分析,鉴定到了1532个蛋白质,其中329个在肺腺癌中降低(C/N<0.75),275个在肺腺癌中升高(C/N>1.333)。通过对这些蛋白的分类分析和比较,我们发现,差异表达的蛋白,尤其是在肺腺癌中唾液酸化修饰降低的蛋白,具有如下特征:倾向于定位于质膜和细胞外,参与细胞与胞外基质和其他细胞的相互作用,与细胞的生长和免疫响应相关,与细胞的粘附相关,具有生长因子受体相关的结构域。  第三,Vimentin蛋白的功能研究。在唾液酸化修饰水平降低的蛋白中,我们发现了一个中间纤丝蛋白Vimentin蛋白。通过对蛋白信号网络的分析表明,Vimentin处于蛋白互作网络的中心位置,参与多个信号通路,与多个蛋白具有相互关系。此外,由于Vimentin是一个在细胞几乎所有组分皆有定位、具有细胞结构和粘附功能,与肺癌的发生和恶性密切相关,具有潜在的N-糖基化位点的蛋白,但其糖基化功能尚未有报道,因此,我们选择这个蛋白做更进一步的功能研究。  为了研究Vimentin蛋白的糖基化功能,我们预测了Vimentin蛋白的N-糖基化位点,构建了Vimentin蛋白N-糖基化位点突变的GFP(Green fluorescent protein,绿色荧光蛋白)载体,转染细胞之后在共聚焦显微镜下观察细胞定位的变化。我们的结果表明,糖基化位点突变之后,Vimentin蛋白会与内质网共定位,滞留在内质网中。因此,Vimentin蛋白的N-糖基化对Vimentin蛋白的定位至关重要。之后,我们做了细胞划痕修复实验和transwell侵袭实验,来研究Vimentin蛋白N-糖基化位点突变对Vimentin功能的影响。我们的结果表明,糖基化位点突变之后,肺腺癌细胞的迁移和侵袭能力有所降低。因此,Vimentin蛋白的N-糖基化对Vimentin蛋白在肺腺癌中的功能至关重要。  综上所述,我们通过对肺腺癌FFPE石蜡切片上N-糖的鉴定和分析,发现了在肺腺癌组织中高甘露糖的上调和唾液酸化N-糖的下调;通过对唾液酸化修饰蛋白的鉴定和分析,发现唾液酸化修饰降低的蛋白的功能与癌细胞的功能有关;通过对Vimentin蛋白的N-糖基化对Vimentin蛋白的定位和功能的影响研究,发现Vimentin蛋白的N-糖基化对Vimentin蛋白的定位至关重要,并因此影响Vimentin蛋白在肺腺癌细胞中的功能。  这些研究对发现肺腺癌组织的生物标志物,研究肺癌发生和发展的分子机制以及寻找肺癌治疗的分子靶标具有重要的理论和应用意义。
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