阿尔兹海默症与野生型鼠肠道粘蛋白、血浆糖蛋白的糖组比较分析

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糖基化修饰属于常见的蛋白质翻译后修饰种类之一,其异常表达与多种疾病的发生与发展密切相关。阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease,AD)的发病率逐年上升,但其确切病因尚不完全清楚,已有研究表明AD的发生发展不仅与淀粉样蛋白、Tau蛋白、载脂蛋白的异常表达有关,而且还可能与蛋白的糖基化异常、肠道微生物生态失衡等有着密切的关系,但具体的相关性机制尚仍不清楚,需进一步研究。肠道黏蛋白具有高度糖基化的O-糖链,其在肠道微生物的感染、增殖等稳态过程中发挥着重要的作用。此外,血浆中富含各种糖蛋白,这些蛋白的糖链对于蛋白发挥其功能至关重要。本论文研究了在AD的发生过程中,黏蛋白O-糖链的表达变化及其与肠道菌群多样性的关联性,以及血浆糖蛋白糖组的表达差异等内容,以期为AD的发病机制研究提供理论依据。本论文主要研究内容及结果如下:(1)利用还原性β消除反应对AD(APP/PS1,双转基因鼠)和WT(wild type,野生型)鼠肠道黏蛋白O-糖链进行解离,通过质谱对糖链的结构进行解析,并结合稳定同位素衍生策略,实现WT与AD鼠肠道黏蛋白O-糖链的质谱相对定性定量分析。质谱结果显示,WT鼠肠道黏蛋白中mucin型O-糖链表达种类与丰度整体上高于AD鼠,包括核心3型O-糖链与唾液酸修饰O-糖链;与WT鼠相比,AD鼠肠道黏蛋白中O-糖链表达种类与丰度整体较低,有3种黏蛋白型O-糖链在WT鼠肠道黏蛋白中特异表达,分别为H3N2、H1N2F1A1、H2N2F1A1(H:己糖;N:己糖胺;F:岩藻糖;A:唾液酸);AD鼠肠道黏蛋白中核心1与核心3结构O-糖链,含唾液酸O-糖链以及岩藻糖修饰O-糖链在表达种类以及丰度上均低于WT鼠。同时对AD鼠与WT鼠肠道微生物多样性进行分析。结果显示,厚壁菌门(Firmicutes)在AD鼠小肠中分布减少,变形菌门(Proteobacteria)在AD鼠小肠中分布增多;在属水平上发现大肠杆菌志贺菌属(Escherichia-shigella)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)等菌属在WT鼠中丰度较高,阿德勒克罗伊茨菌(Adlercreutzia)和回肠杆菌属(lleibacterium),等菌属在AD鼠中丰度较高,AD鼠肠道中特异分布菌属多为炎症相关致病菌。(2)分别利用氨水释放法、还原性β-消除法将AD和WT小鼠血浆糖蛋白的N-与O-糖链进行解离,结合稳定性同位素标记物衍生策略,分别进行质谱相对定性定量比较分析。研究结果显示,H4N2、H5N2、H6N3、H5N4F1和H7N2F15种N-糖链在WT鼠血浆蛋白中特异表达;H3N4、H7N2、H4N2F1以及H6N2F1 4种N-糖链在AD鼠血浆蛋白中表达丰度更高;H6N3A1型N-糖链在WT鼠血浆蛋白中表达丰度更高;在O-糖组差异比较分析中,研究结果显示,AD与WT鼠血浆蛋白中O-糖链大多为核心3-型结构,在WT小鼠血浆蛋白中检测到8种黏蛋白型O-糖链,在AD鼠血浆蛋白中检测到7种黏蛋白型O-糖链;发现有4种黏蛋白型O-糖链(H2N2、H2N3、H1N2A1、H2N2F24)在AD鼠血浆蛋白中特异表达,2种黏蛋白型O-糖链(H1N2、H3N4)在WT鼠血浆蛋白中特异表达,AD鼠血浆蛋白中O-糖链表达数量以及丰度整体高于WT鼠。
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