研究背景银屑病是一种由环境和遗传相互影响诱发的皮肤免疫疾病,表皮变厚、鳞屑增生,具体致病机制尚未解析。银屑病发病具有遗传倾向,按照发病机制的不同银屑病易感基因主要分为(1)免疫炎症相关基因HLA、IL-12B、IL-23R和NFKB等;(2)皮肤屏障功能相关基因例如LCE3、S100等相关基因两大类。目前多个团队在多个种族人群中均发现了LCE3是银屑病的易感基因,该区域的遗传位点存在多种遗传方式与银屑病相关,而这些位点均在一个连锁不平衡区内。这些研究提示我们LCE3基因对银屑病发病有重要影响。LCE3(Late Cornified Envelope,晚期角质化包膜蛋白)作为银屑病的重要易感基因已经发现10年,其具有系列基因,哪一个或者那几个基因在银屑病发病中具有主要作用目前还不清楚。客观原因是LCE3亚家族之间的基因同源性极高,例如LCE3D和LCE3E的相似度达到97%,这些同源基因在功能上可能具有互补性。将这个基因功能缺失之后,其他基因因为相似度极高,可能在蛋白功能上对其进行补充执行,因此单一基因缺失后功能无法表现,而对于这些基因单独进行功能研究就会比较困难。本研究在综合以上因素之后,使用腺病毒转染LCE3D可以高效多倍的表达目的基因,模仿银屑病组织中急速增加的LCE3D水平,来对其功能进行相关研究,进而探讨LCE3D在银屑病发病中的可能作用和机制。研究方法为了探讨在银屑病中的作用机制。我们首先对临床样本、动物模型和人源角质细胞系进行了表达谱的检测,对LCE家族系列基因在正常和银屑病模型的基因表达模式进行分析。鉴于这些数据的比对分析,发现可能LCE3D是银屑病最相关基因。我们构建了过表达LCE3D腺病毒,在动物水平和细胞水平上进行功能验证和探索。研究结果临床样本、小鼠模型和细胞模型的表达分析以及LCE家族基因在银屑病样本和银屑病模型中表达发生的改变,表明LCE3亚家族在银屑病中改变的程度和显著性均最强,且显著正相关,而LCE3D又是家族中反应最显著的基因,表明该基因在银屑病中可能具有重要作用。LCE1蛋白在各层均有分布,可能属于基础表达,维持角质细胞正常生长需要,但当胁迫来临时,其表达降低,功能减弱。LCE 2表达在角质层,为角质细胞分化最后一层,该层细胞已不具备细胞形态,对于机体的作用主要是保护性的物理作用为主,难以通过细胞性质的生物活性去调控机体反应。LCE 3(D)主要表达在棘层和颗粒层,此两层是表皮中最丰富细胞,可以分泌众多的代谢物以及调控自身角化的速度来。当LCE3D过表达时发现其会通过促进角质细胞的合成水平的增加,包括转录和蛋白质翻译组装所需要的重要底物和蛋白的生成,亚细胞器的增加,来提供新细胞形成所需要的基本装备。另一方面,该基因的表达还促进了角化的进程,是新生成的(基底层)细胞尽快进入分化阶段,促进棘层和颗粒层细胞增加。在动物模型中我们发现,LCE3D过表达可以促进皮肤变厚,对咪喹莫特的诱导反应表现的更明显,在三天的时候与对照空载组相比,PASI评分有显著性差异。研究结论1.临床样本、动物模型和细胞模型均证明LCE3亚家族基因表达与银屑病正相关,且LCE3D基因表达与银屑病相关性最强。2.LCE3D主要表达在棘层和颗粒层,该基因可以促进翻译和能量合成,加速角质细胞分化。3.LCE3D是重要的胁迫响应基因。LCE3D基因迅速响应内外界胁迫表达升高,促进角质细胞增殖并迅速分化,引起皮肤变厚及鳞屑的增加。研究背景银屑病是一种以表皮变厚、鳞屑增生和炎性细胞浸润为病理特征的慢性皮肤疾病,目前认为是由环境和遗传相互影响诱发的皮肤免疫疾病,具体致病机制尚未解析。全基因组关联分析已鉴定出80多个易感基因位点,但对银屑病的遗传结束度也只有28%,只解释了部分致病因素。DNA最终要通过转录翻译成蛋白质或者调节其他蛋白的表达来执行功能,最终需要蛋白发挥功能。目前研究发现许多蛋白质修饰水平的改变对功能的执行具有重要意义,需要经过氨基酸修饰以后才具有活性,可能会对生物的生命过程产生重要的影响。近些年来,随着蛋白纯化分离技术和质谱技术的发展,蛋白质修饰领域的研究取得了许多突破,并且发现了很多新的PTMs修饰,包括赖氨酸巴豆酰化(Lysine Crotonylation,Kcr),Kcr修饰和生殖调控密切相关,参与细胞发育基因的调控。通过蛋白质组学分析,已经确定了诊断银屑病的几种生物标志物。尽管它们在疾病中的作用未知,但非组蛋白的赖氨酸巴豆酰化已经被证实是广泛存在的。研究目的为了寻找与银屑病相关的赖氨酸巴豆酰化蛋白,我们采集45对银屑病患者皮损组织及其正常皮肤组织进行了赖氨酸巴豆酰化修饰蛋白组学的定量及比较,并与先前的银屑病甲基化、转录组学及易感基因座的数据进行比较。以探索蛋白组学的变化对银屑病发病机制的影响。研究方法提取45对患者的皮损及非皮损组织中的蛋白,分离肽段,在肽混合物中加入TMT标记定量蛋白组,进行赖氨酸巴豆酰化的亲和力富集,使用质谱分析生成MS谱,随后进行定量及比较。进一步进行生物信息学分析。得出的结果与其他的银屑病研究数据进行比较。研究结果在45对皮损/非皮损组织中测定并比较出银屑病皮损中蛋白质组的改变,首先,共鉴定到了3686种蛋白,定量到了3008种蛋白,在被定量的蛋白中发现银屑病皮损组织中分别有102种蛋白质水平上调,124个蛋白质水平下调,他们的倍数变化大于1.5(P<0.05)。在这些蛋白中,SART1(P=3.55×10-5)和GLTP(P=1.54×10-3)分别是这项研究中下调和上调幅度最大的蛋白质。而MMP3(倍数变化(FC)=0.34,P=2.31×10-2)和S100A9(FC=6.66,P=6.41×10-3)则分别在上调和下调类别中表现出最显着的变化。功能富集、通路分析及聚集分析显示多数差异表达蛋白都参与到已被证实与银屑病相关的功能及通路中。分别鉴定并量化了934种和690种蛋白中的1703个和2080个赖氨酸巴豆酰化位点。31和29个蛋白质中的33个位点分别上调和下调。88.0%的差异调节赖氨酸巴豆酰化位点与蛋白表达呈负相关。主要影响免疫应答、核糖体、抗原处理和呈递以及IL-17信号通路。与其他银屑病研究数据比较结果均有一定的重合,提示蛋白组学的改变有可能参与银屑病的发病机制。研究结论通过45对银屑病患者皮损和非皮损组织的赖氨酸巴豆酰化蛋白组学研究,共鉴定了3686个蛋白,量化了共3008个蛋白,其中102个蛋白表达上调,124个表达下调。SART 1(P=3.55×10-5)和GLTP(P=1.54×10-3)分别是上调和上调最为显著的蛋白质。这些差异调节蛋白的近90%表现出与银屑病在线RNA测序数据集中的差异蛋白相同的表达趋势。19种不同调控蛋白与银屑病皮损DNA甲基化数据呈负相关。分别鉴定并量化了934种和690种蛋白中的1703个和2080个赖氨酸巴豆酰化位点。31和29个蛋白质中的33个位点分别上调和下调。S100A9、SERPINB 4和SERPINB 3是改变最显著的位点,这些位点是银屑病及免疫性调控中的重要基因,为银屑病的发病机制研究和生物标志物筛选提供了新的靶点。本研究是第一次对银屑病的蛋白质组学和赖氨酸巴豆酰化修饰蛋白质学进行的综合分析,结果表明赖氨酸巴豆酰化修饰蛋白质组的变化在银屑病相关的进程中起着重要的调节作用。