Proteomic and phosphoproteomic analysis of renal cortex in asalt-load rat model of advanced kidney damage , Scientific Reports , IF=5.228
 

樣本來源

雄性大鼠（Male Sprague-Dawley rat）腎皮質組織

研究技術

 iTRAQ蛋白質組+iTRAQ磷酸化蛋白質組

研究結果

1、首先是對腎切除（5/6Nx group）大鼠的生理參數進行了檢測，發現切除大鼠的收縮壓，血清肌酐和尿蛋白顯著增加；鹽負荷處理2周后，切除大鼠腎重體重比和收縮壓明顯增加，尿鈉和尿蛋白也顯著升高。

Table 1. Physiological and metabolic parametersin sham and 5/6Nx rats at week 12 after surgery.

2、采用iTRAQ蛋白質組分析腎損傷處理以及鹽負荷處理對腎皮質中蛋白質組的影響，共檢測到2695條肽段；其中與模擬對照組（Sham + NS）相比，腎損傷組（5/6Nx + HS）中318個蛋白表達發生變化，164個上調，154個下調；與正常鹽處理組（5/6Nx + HS）相比（腎損傷處理后），高鹽負荷（5/6Nx + NS）引起310個蛋白差異表達，157個增加，153個降低。

Table 2. List of proteins significantly differentially expressedat least 1.5-fold corresponding to peptides identified by LC-MS/MS analysis ofrenal cortex samples from both 5/6Nx and sham rats fed normal or high saltdiet.

3、利用iTRAQ磷酸化蛋白質組學技術共鑒定到1911個磷酸化肽段，其中1810個（對應550個磷酸化蛋白）有定量數據；之后對這些磷酸化肽段以及磷酸化位點進行了特征分析：肽段磷酸化位點數量以及磷酸化修飾的氨基酸殘基。

Figure 1. Characterization of phosphopeptides and phosphositesat the Log2 (5/6Nx + NS)/(Sham + NS) or Log2(5/6Nx + HS)/(5/6Nx + NS) ratio in(5/6Nx + NS)/(Sham + NS) and (5/6Nx + HS)/(5/6Nx + NS) comparison groups.

4、進一步分析發現：其中與模擬對照組相比，腎損傷組中197個肽段的磷酸化修飾發生變化，113個上調，84個下調；與正常鹽處理組相比（腎損傷處理后），高鹽負荷引起169個肽段的磷酸化修飾發生變化（78個增加，91個降低）；之后對鑒定到的差異磷酸化蛋白功能進行了生物信息學注釋（GO功能分析），發現這些磷酸化修飾改變的蛋白都是很重要的轉運蛋白，細胞結構組分以及受體等。

Figure 2. Quantification and Gene Ontology analysis ofdifferentially phosphorylated peptides and proteins in (5/6Nx + NS)/(Sham + NS)and (5/6Nx + HS)/(5/6Nx + NS) comparison groups.

5、為進一步解析慢性腎病并發高血壓的發病機理，作者對鑒定到的磷酸化差異修飾蛋白進行了互作網絡分析（PPI）。他們發現在5/6Nx組（腎切除）中Polr2a，Srrm1，Gsta2和Pxn蛋白的連接度最高；而在鹽負荷組中Myh6，Lmna和Des蛋白的連接度最高。KEGG通路分析發現腎切除（腎病）組中的胰島素信號通路，脂肪細胞因子信號通路，肥大型心肌病以及焦點粘連信號通路中的蛋白磷酸化修飾發生變化；而鹽負荷引起的蛋白磷酸化修飾變化主要發生在側索硬化癥，mTOR信號通路，嘌呤代謝，剪接體和胰島素信號通路等。

Table 1. Physiological and metabolic parametersin sham and 5/6Nx rats at week 12 after surgery.

Figure 3. STRING analysis reveals protein interaction networksin renal phosphoproteome in (5/6Nx + NS)/(Sham + NS) comparison group.

Figure 4. STRING analysis reveals proteininteraction networks in renal phosphoproteome in (5/6Nx + HS)/(5/6Nx + NS)comparison group.

6、最后，作者選擇了兩個感興趣的蛋白phospho-lamin A 和phospho-phospholamban進行了含量變化檢測（western blot）以及其下游基因的表達分析（realtime PCR），驗證了組學數據的準確性。

Figure 5. Phosphoryation levels of lamin A andphospholamban as well as expression of their downstream genes desmin andSERCA2a significantly increased in 5/6Nx rats.

小編心得

本文是一篇典型的多組學聯合分析揭示病理機制的文章。本文在iTRAQ蛋白質組研究的基礎上通過iTRAQ磷酸化蛋白質組分析揭示腎損傷以及鹽負荷對腎皮質組織中蛋白磷酸化修飾的影響，發現差異表達的蛋白以及磷酸化修飾改變的蛋白多與代謝過程，信號傳導以及細胞增生相關。本研究對病理機制解析以及藥物作用靶點篩選提供了強有力的理論支撐，也為后續的研究指明了方向。這篇文章顯示了質譜技術在機理機制基礎研究中的重要作用：差異表型整體性分析，全面系統性地解析潛在的分子機理。

蛋白|修飾|代謝|脂質|結構確證

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