二氧化硅诱导的大鼠矽肺模型差异蛋白组学及生物信息学分析

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目的研究二氧化硅(SiO2)诱导的矽肺模型大鼠肺组织差异蛋白表达,为揭示矽肺发病机制及药物靶点提供理论基础。方法雄性Wistar大鼠40只,体重200-220 g,随机分为对照组(n=20)和矽肺模型组(n=20),模型组采用一次性气管灌注法,将SiO250 mg·mL-1粉尘混悬液l ml缓慢注入气管,对照组采用同样的方法注入1 ml灭菌生理盐水。分别在染尘后28d处死大鼠,每组随机选取3个大鼠肺组织左上叶进行蛋白提取及浓度测定。用同位素标记相对和绝对定量技术(Tandem Mass Tag,TMT)对其进行标记,二维液相色谱串联质谱技术对肽段进行鉴定,得到的结果采用Uniport大鼠数据库数据库进行比对,对蛋白进行注释。通过t-test检验计算模型组与对照组的差异倍数FC值和差异显著性p-value值,以FC>1.5或FC<2/3且p-value<0.05为标准筛选差异显著蛋白,筛选出的差异显著蛋白应用GO(gene ontology)、KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)进行功能注释分析。选取与纤维化发生相关的蛋白Atp6v0c、Chi3l1、Gns采用PRM进行验证。结果共鉴定出大鼠矽肺模型组650个差异显著表达蛋白,其中355个上调蛋白,295个下调蛋白。PRM结果显示Atp6v0c、Chi3l1、Gns蛋白表达与TMT趋势一致,证明MTT结果是可靠的。依据GO数据库提供的3种本体论(生物学过程、细胞组分、分子功能)对650个差异蛋白进行GO分类,分别得到2059,352,390个功能簇,主要涉及细胞粘附、细胞连接、蛋白结合、脂质结合、酶活性、细胞-底物粘附连接、溶酶体、细胞骨架、细胞免疫、细胞迁移、细胞-基质粘附、有机氮代谢、细胞外基质、吞噬作用、细胞调控、血管生成及调控、细胞增殖、及细胞对化学刺激的反应等功能。这些差异蛋白主要富集得到40条信号传导通路,主要有核糖体、吞噬小体、溶酶体、白细胞经内皮迁移、谷胱甘肽代谢、类风湿关节炎、肾素-血管紧张素系统、代谢途径、肌动蛋白细胞骨架的调控、ECM受体相互作用等。结论矽肺发生与多个细胞因子、多条信号通路及多个生物过程有关,Atp6v0c、Chi3l1、Gns蛋白可作为矽肺诊断的生物标志物。
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