人和小鼠巨噬细胞不同极化状态下的蛋白质组和N-糖蛋白组差异分析

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巨噬细胞是免疫系统的重要组成部分,能够被极化成为经典活化表型(M1)或选择性活化表型(M2),这两种活化状态的平衡对于机体的稳态至关重要。作为生物体中最重要、最普遍的翻译后修饰之一,糖基化修饰发生在巨噬细胞中的很多活性分子上,并参与了众多重要的免疫反应。目前,小鼠模型被普遍用于巨噬细胞相关研究中,但越来越多的研究显示小鼠和人的巨噬细胞极化表型的部分标志物存在明显差异,但是这两个物种巨噬细胞的具体界限仍有待阐明。因此,本课题以人THP-1和小鼠RAW264.7巨噬细胞3种表型(M0、M1和M2)为研究对象,利用高通量定量蛋白质组学和N-糖蛋白组学研究方法,全面系统地比较分析了它们的蛋白表达水平和位点特异性糖基化修饰情况,以期了解不同来源极化巨噬细胞的蛋白及位点特异性糖基化的异同。通过定量分析这两个细胞系来源巨噬细胞中5000多个蛋白的表达水平,我们在每种极化巨噬细胞中都筛选了多种差异蛋白。生物信息学分析显示,在M1中特有的上调蛋白主要参与抗病毒反应,而M2中特有的上调蛋白参与细胞粘附。共43个蛋白在这两个细胞系的M1巨噬细胞中共同上调,其中CMPK2,RSAD2,DDX58和DHX58的m RNA和蛋白表达均在两个细胞系的M1表型中独特上调。另外,我们也发现每种极化表型在这两个不同物种的巨噬细胞间都存在很大差异。这些数据可以作为在实验病理学中利用细胞系模型进一步研究巨噬细胞相关疾病的重要资源。通过糖蛋白组学分析,在人THP-1和小鼠RAW264.7巨噬细胞中分别鉴定到3383(287个糖蛋白)和3644(317个糖蛋白)个完整糖肽。其中274个完整糖肽在这两个细胞系中同时存在,且70%是高甘露糖型。结合定量蛋白质组学数据,我们进一步分析了这两个细胞系3种表型间差异完整糖肽的糖基化率。结果显示,对于大多数差异糖肽,其糖基化率的变化远远大于蛋白水平上的变化。另外,从糖型上看,不同来源巨噬细胞极化表型的差异十分显著:绝大多数包含一个岩藻糖(F1)且为核心岩藻糖的聚糖的糖基化变化在THP-1巨噬细胞中发生在M2表型上调糖肽,而在RAW264.7巨噬细胞中发生在M1表型上调糖肽。这一研究首次大规模鉴定了极化巨噬细胞的完整N-糖肽表达谱,为进一步探究位点特异性核心岩藻糖化聚糖在不同来源的极化巨噬细胞及其炎症性疾病中的作用提供了数据基础。
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