蛋白質(zhì)組學(xué)在中藥作用靶點研究方向的應(yīng)用

標(biāo)題: 芪參益氣方（QSYQ）通過半乳糖凝集素-3介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)通路介導(dǎo)亞急性腦卒中模型的神經(jīng)恢復(fù)
發(fā)表期刊：Frontiers in Pharmacology（IF=5.810）
組學(xué)技術(shù)：TMT標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)，RT-qPCR，ELISA
研究小結(jié)：SD大鼠隨機分為6組，分別為假手術(shù)組(Sham)、I/R(模型組)、Nim(陽性對照組)+I/R、QSYQ低劑量(150mg/kg)+I/R、中劑量(300mg/kg)+I/R和高劑量(600mg/kg)+I/R組。高劑量組治療7天顯著改善腦卒中大鼠的神經(jīng)功能，減輕血腦屏障損傷。蛋白質(zhì)組學(xué)分析共鑒定5813個蛋白質(zhì)，模型組與高劑量組間有92個差異表達蛋白。生物信息學(xué)分析表明，600mg/kg QSYQ可顯著下調(diào)CI/RI（腦缺血再灌注損傷）腦組織中半乳糖凝集素-3、TNF-α、IL-6 的mRNA和蛋白表達水平。結(jié)果表明，芪參益氣方可能通過調(diào)節(jié)半乳糖凝集素-3介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)作用于急性心肌梗死。
 

圖1.QSYQ治療組與模型組差異表達蛋白的鑒定

案例二

標(biāo)題：基于血清蛋白質(zhì)組學(xué)分析骨質(zhì)增生止痛丸分子靶點及信號通路
發(fā)表期刊：Chinese Medicine（IF=5.455）
組學(xué)技術(shù)：iTRAQ標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)+PRM靶向驗證
研究小結(jié)：中藥GZZSZTW（骨質(zhì)增生止痛丸）回流提取后凍干。7周齡SD大鼠分別以0.8、1.05、1.3g/kg/d的劑量口服GZZSZTW，空白組灌胃飲水。采集頸靜脈血清并測定軟骨細胞活力。GZZSZTW調(diào)控軟骨發(fā)育、生長和修復(fù)的一系列蛋白和信號通路。通路分析將蛋白富集到軟骨形成、軟骨細胞增殖分化和軟骨修復(fù)的信號通路，包括Hippo信號通路、cGMP-PKG信號通路、細胞周期信號通路和鈣信號通路。蛋白-蛋白相互作用分析和siRNA敲低實驗鑒定出一個由TGFB1、RHO GTPases、ILK、FLNA、LYN、DHX15、PKM、RAB15、RAB1B和GIPC1組成的相互作用網(wǎng)絡(luò)。GZZSZTW治療關(guān)節(jié)疾病的作用可能是通過TGFB1/RHO相互作用網(wǎng)絡(luò)，以及其他與軟骨發(fā)育、生長和修復(fù)相關(guān)的蛋白和信號通路來實現(xiàn)的。研究提供了使用傳統(tǒng)中藥配方預(yù)防和治療關(guān)節(jié)疾病的可能替代策略。
 

圖2.差異表達蛋白KEGG通路的散點圖

案例三

標(biāo)題：迷迭香酸通過調(diào)控PTEN-PI3K-Akt信號通路抑制DJ-1對骨肉瘤細胞產(chǎn)生抗癌作用
發(fā)表期刊：Phytomedicine（IF=5.340）
組學(xué)技術(shù)：蛋白質(zhì)組學(xué)，RT-qPCR，Western Blot
研究小結(jié)：迷迭香酸（RA）是一種水溶性多酚類植物化學(xué)成分，具有強大的抗癌作用。本研究發(fā)現(xiàn)RA有效抑制骨肉瘤細胞遷移和侵襲并誘導(dǎo)細胞凋亡。蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明DJ-1是RA的潛在靶點。shRNA轉(zhuǎn)染敲除DJ-1，細胞增殖、遷移、侵襲及細胞周期進展被抑制。分子水平上，RA處理后DJ-1、p-PI3K和p-Akt表達水平降低，而磷酸酶和張力蛋白同源物(PTEN)表達水平升高。研究表明RA通過調(diào)控PTEN-PI3K-Akt信號通路抑制DJ-1，結(jié)合DJ-1在骨肉瘤組織和細胞系中的高水平表達，揭示了RA對骨肉瘤細胞的抗癌作用。
 

圖3.RA可能通過阻斷PTEN-PI3K-Akt通路，抑制骨肉瘤細胞的增殖和EMT，并誘導(dǎo)骨肉瘤細胞凋亡，從而發(fā)揮顯著的抗癌作用

案例四

標(biāo)題：定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示芍藥苷降低實驗性類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎滑膜組織的LIFR和ASPN蛋白
發(fā)表期刊：Drug Design, Development and Therapy（IF=4.162）
組學(xué)技術(shù)：iTRAQ標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)，Western Blot
研究小結(jié)：30只SD大鼠隨機分為正常組、模型組（CIA）和芍藥苷（PA組）。對大鼠滑膜組織進行標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析。結(jié)果表明，與模型組相比，PA組86個蛋白差異表達。IPA通路分析發(fā)現(xiàn)24種生物功能與芍藥苷處理有關(guān)聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)分析顯示，兩個重要網(wǎng)絡(luò)：白血病抑制因子受體(LIFR)和無孢蛋白(ASPN)對芍藥苷治療效果貢獻最大。Western blot驗證了這兩個關(guān)鍵靶點。研究有助于確定治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的潛在藥物。
 

圖4.芍藥苷下調(diào)CIA 大鼠模型的無孢蛋白(ASPN)和白血病抑制因子受體(liFr) 機制圖

案例五

標(biāo)題：基于血清蛋白質(zhì)組學(xué)分析鑒定鹿茸提取物對骨調(diào)節(jié)的潛在治療靶點
發(fā)表期刊：Molecular Biology Reports（IF=2.316）
組學(xué)技術(shù)：iTRAQ標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)，PRM靶向驗證
研究小結(jié)：鹿茸在促進骨骼和軟骨的發(fā)育、生長和修復(fù)方面發(fā)揮著重要作用。7周齡雄性SD大鼠以0.2g/kg/d的劑量口服DAE（鹿茸提取物），空白組灌胃飲水。3周后對血清樣本進行iTRAQ-LC-MS/MS蛋白質(zhì)組學(xué)分析，共鑒定出79個差異表達蛋白。研究發(fā)現(xiàn)一個由正調(diào)控蛋白（Tpm1，Tpm2，Tpm4，Wdr1，Actn1和Dstn）和負調(diào)控蛋白（A2m，Serpina3n，Apoh和Apof)組成的相互作用網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果表明，鹿茸提取物對骨骼疾病的治療作用可能是通過調(diào)控成骨細胞和破骨細胞活動所必需的一系列血清蛋白和信號通路介導(dǎo)的。研究深化了目前對鹿茸提取物治療骨質(zhì)疏松等骨骼疾病分子機制的認識。
 

圖5.上下調(diào)蛋白的PPI相互作用網(wǎng)絡(luò)

案例六

標(biāo)題：和厚樸酚通過抑制脂肪生成和促進白色脂肪組織褐變減輕高脂飲食誘導(dǎo)小鼠的肥胖
發(fā)表期刊：Animals（IF=2.752）
組學(xué)技術(shù)：TMT標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)，RT-qPCR，Western Blot
研究小結(jié)：將C57BL/6小鼠分為5組，分別為正常飼糧(ND)、高脂飼糧(HFD)、高脂飼糧中添加200、400、800mg/kg HON（和厚樸酚），飼喂8周。結(jié)果表明，與HFD組相比，HFD + HON組小鼠體脂比更低，附睪WAT（白色脂肪組織）脂肪細胞直徑更小。蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示，HON組小鼠附睪中30個蛋白上調(diào)，98個蛋白下調(diào)，其中類固醇O-酰基轉(zhuǎn)移酶1 (SOAT1)為關(guān)鍵蛋白。HON可以通過降低SOAT1和CCAAT/增強子結(jié)合蛋白-α (C/EBPα)的mRNA和蛋白表達來阻止HFD誘導(dǎo)的脂肪形成，表明SOAT1可能在調(diào)節(jié)脂肪形成中發(fā)揮重要作用。此外，HON處理增加了HFD小鼠能量和脂質(zhì)代謝相關(guān)蛋白的表達，如AMP活化激酶(AMPK)和乙酰輔酶a羧化酶(ACC)，并通過上調(diào)解偶聯(lián)蛋白1 (UCP1)的表達，促進了附睪WAT的褐變。綜上所述，補充HON可通過抑制脂肪生成和促進WAT褐變來減輕高脂小鼠體脂增加。
 

圖6.HON處理促進白色脂肪組織褐變，抑制脂肪生成的分子機制圖

案例七

標(biāo)題：基于iTRAQ的蛋白質(zhì)組學(xué)分析揭示大黃對缺血性腦卒中大鼠的作用
發(fā)表期刊：BioMed Research International（IF=3.411）
組學(xué)技術(shù)：iTRAQ標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)，Western Blot
研究小結(jié)：30只大鼠隨機分為假手術(shù)組(SG)、模型組(MG)和大黃組(RG)。大黃組治療后mNSS（改良神經(jīng)系統(tǒng)嚴(yán)重程度評分）和腦梗死體積較MG顯著減少。iTRAQ-LC-MS/MS共鑒定出4578個蛋白質(zhì)。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)14條相關(guān)通路，包括cGMP-PKG信號通路、突觸囊泡循環(huán)、肌萎縮性側(cè)索硬化癥、長時程增強等。對MG vs SG、RG vs MG的DEPs（差異表達蛋白）取交集得到76個蛋白，主要涉及突觸囊泡生物學(xué)過程。Western blotting驗證了大黃對突觸可塑性的重要影響。大黃通過調(diào)節(jié)多種蛋白質(zhì)、靶點和途徑發(fā)揮神經(jīng)保護作用。
 

圖7.大黃可能通過ERK1/2-Syn1信號通路對突觸可塑性的發(fā)育起重要作用

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