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蛋白质组学作为当今生命科学热点与前沿,近年来得到了蓬勃的发展。蛋白质组学技术具有分析多基因事件引起的多蛋白质组分整体变化的独特优势,其研究更接近生命现象的本质,目前已被广泛用于研究各种疾病的发生、发展规律,并取得了重大成就。
脑内基因的正常表达以及蛋白质的有序相互作用是神经系统维持正常发育和功能的必要条件。当基因和蛋白质的表达发生异常时会导致神经系统疾病。中枢神经系统血管母细胞瘤(CNS HB)是常见于后颅窝的肿瘤,目前治疗效果仍不理想,是神经外科领域的难题。CNS HB的起源和发病机制目前仍不清楚。从基因角度对HB的分析表明HB是多基因共同作用发生的肿瘤,但是要明确HB的发病机制,仍必须对HB表达的全部蛋白质进行研究。
本研究采集临床HB肿瘤组织和正常人脑组织样本,采用2-DE串联质谱技术进行差异蛋白质组学研究。同时还从HB肿瘤组织里分离培养获得HB肿瘤细胞,以正常人脑神经元细胞为对照,采用HPLC-LTQ Orbitrap分离鉴定技术进行全蛋白分析。结合两条研究路线的实验数据,寻找与HB发病相关的差异蛋白质,从而探讨HB的起源和发病机制,以期用于临床,指导HB的早期诊断和治疗。
通过5组脑组织差异比较发现有153个蛋白质发生差异变化,在5组中表达趋势相同的蛋白质有16个,其中9个蛋白质在HB肿瘤中表达上调,7个下调。在9个表达上调的蛋白质中,选取vimentin(波形蛋白)、碳酸酐酶(Carbonicanhydrase,CA)和14-3-3蛋白进行免疫组化和RT-PCR验证,结果显示这三个蛋白质在细胞和mRNA水平上呈阳性表达,与蛋白质组学实验结果相符。
根据HB细胞的全蛋白数据,与脑组织样品得出的16个差异蛋白质相比较,包括vimentin、CA和14-3-3蛋白在内的13个蛋白质同时在细胞和组织里表达,并且其中有6个蛋白在细胞里有异构体表达。
分析以上三种蛋白的功能,vimentin是间允质细胞的主要中间丝蛋白,分布于间充质来源的许多细胞,广泛用于未分化肿瘤以及间叶组织来源肿瘤的鉴别诊断,14-3-3蛋白的缺失可导致神经细胞尤其是间叶脑组织内的细胞功能障碍及分化异常,碳酸酐酶对肿瘤的生长有抑制作用。文献资料证明了这些蛋白之间存在相互作用,从而导致了HB肿瘤的发生。
根据以上实验结论,结合蛋白功能的分析讨论,推测中枢神经系统血管母细胞瘤可能是间叶组织分化、中胚层干细胞起源的、高度血管化的肿瘤。