基于TMT蛋白质组学和磷酸化TMT蛋白质组学技术鉴定肝癌细胞ADAM9调控蛋白相关机制研究

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目的:肝细胞肝癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC)占肝脏恶性肿瘤的90%。去整合素-金属蛋白酶家族(a disintegrin and metalloproteinase,ADAMs),一类常见的锌依赖的跨膜糖蛋白,ADAM9是其中一员,其在人肝癌中表达上调,能够促进肝癌发生发展,但其促进肝癌细胞发生发展的具体机制并不完善。本研究应用TMT标记结合生物信息学分析技术,发现不同ADAM9表达水平下肝癌细胞的差异蛋白质表达谱,结合生物信息学技术筛选出差异蛋白质参与的生物学过程,研究ADAM9表达水平对肝癌细胞发生发展的蛋白质组学的影响。筛选ADAM9调控的下游蛋白,有助于进一步明确肝癌细胞发生发展的分子机制。方法:用慢病毒包装技术分别构建ADAM9稳定敲除和过表达的细胞系。将sh RNAADAM9敲除慢病毒载体及空载体通过细胞转染技术转染至肝癌细胞株MHCC97H;将ADAM9过表达慢病毒载体及空载体转染至肝癌细胞株Huh-7。使用嘌呤霉素筛出稳转株,最后使用Western blot实验验证ADAM9蛋白敲除以及过表达的效果。通过TMT定量蛋白质组学和磷酸化TMT定量蛋白质组学技术分别鉴定并筛选有效敲除组(MHCC97H-sh RNA-ADAM9)细胞和空载组(MHCC97H-sh RNA-ctrl)细胞(A2 VS A1)以及ADAM9过表达组(Huh7-ADAM9)细胞和空载组细胞(Huh7-ctrl)及(B2 VS B1)中的差异表达蛋白,通过GO富集分析、KEGG通路富集分析、结构域分析、显著性差异分析、亚细胞定位分析、磷酸化上游激酶预测分析等筛选出目的蛋白。结果:对于TMT(Tandem Mass Tag)标记的有效敲除组(MHCC97H-sh RNA-ADAM9)细胞和空载组(MHCC97H-sh RNA-ctrl)细胞(A2 VS A1),差异蛋白共有278个,其中173个上调,105个下调。对于TMT标记的ADAM9过表达组(Huh7-ADAM9)细胞和空载组细胞(Huh7-ctrl)及(B2 VS B1),差异蛋白共有250个,其中108个上调,142个下调。对于磷酸化TMT标记的有效敲除组(MHCC97H-sh RNA-ADAM9)细胞和空载组(MHCC97H-sh RNA-ctrl)细胞(A2 VS A1),差异表达磷酸化肽段共有838个,其中556个上调,282个下调;这些差异表达磷酸化肽段所属蛋白质显著富集的KEGG通路的前5个通路分别为粘附连接(上调)、幽门螺杆菌感染中的上皮细胞信号转导(上调)、核糖体(下调)、缝隙连接(上调)、代谢途径(下调)。对于磷酸化TMT标记的ADAM9过表达组(Huh7-ADAM9)细胞和空载组细胞(Huh7-ctrl)及(B2 VS B1),差异表达磷酸化肽段共有862个,其中561个上调,301个下调;磷酸化肽段所属蛋白质显著富集的KEGG通路的前10个通路分别为粘着斑、缝隙连接、剪接体、细胞周期、轴突的指导、生长激素的合成分泌和作用、杀菌作用、MAPK信号通路、催产素信号通路、DNA复制,且都为上调。联合分析报告显示差异表达蛋白主要是通过上游激酶引起其磷酸化来行使其功能,在磷酸化上游激酶预测表中,A2 VS A1组共预测出54个磷酸化上游激酶,B2 VS B1组共预测出67个磷酸化上游激酶。综合两组上游激酶预测情况,我们筛选出一个与ADAM9表达有意义的差异表达蛋白MCM2(P49736),在A2 VS A1组,MCM2作为底物被ATR磷酸化后,其磷酸化状态未知,被CDC7磷酸化后,其磷酸化状态上调;在B2 VS B1组,MCM2作为底物被CDK7,CDC7磷酸化后,其磷酸化状态均上调。结论:TMT蛋白质组学和TMT磷酸化蛋白质组学技术分别筛选出ADAM9稳定敲,中国希斯科肿瘤研究基金(Y-QL2019-0337)除组(A2 VS A1)和ADAM9过表达组(B2 VS B1)的差异表达蛋白,通过对比两组差异表达蛋白,筛选出与ADAM9表达相关的差异表达基因MCM2,通过上游激酶预测分析,MCM2在ADAM9稳定敲除组被上游激酶ATR磷酸化后,其磷酸化状态未知,MCM2在ADAM9过表达组被上游激酶CDK7磷酸化后,其磷酸化状态为上调状态,由此可推测在肝细胞癌中ADAM9过表达引起MCM2磷酸化,进而引起肝癌细胞一系列生物学功能。
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