携带两个NS基因亚效等位变异的努南综合征患者淋巴母细胞样细胞系中RAS通路磷酸化的变化

Changes of RAS Pathway Phosphorylation in Lymphoblastoid Cell Lines from Noonan Syndrome Patients Carrying Hypomorphic Variants in Two NS Genes.

作者信息Viviana Tritto, Daniele Capitanio, Cecilia Gelfi, Paola Riva
PMID36835447
发布时间2023-02-17
DOI10.3390/ijms24044035

实验完整度

包含磷酸化蛋白质组/蛋白质组分析、生物信息学通路预测和免疫印迹验证,但缺乏功能实验和动物模型,证据层级较单一。

主要模型

永生化PBMC细胞系(来自患者、父母和健康对照)

重点核对

细胞同步化处理:胸苷处理24小时,释放24小时 LC-MS/MS分析:技术重复三次,至少两次重复鉴定 磷酸化水平计算:磷酸化蛋白丰度与总蛋白丰度的比值 免疫印迹验证:检测MAPK1/3、RHOA、PEBP1磷酸化,重复两次

摘要

努南综合征(NS)是一种常染色体显性遗传的多系统疾病,以可变表达和位点异质性为特征,由RAS通路基因子集的突变引起。然而,对于20%-30%的患者无法提供分子诊断,提示NS发病机制中可能涉及更多未知基因或机制。近期,我们提出亚临床变异的双基因遗传作为两个分子诊断阴性的NS患者的替代致病模型。他们表现出RAS通路基因的亚效变异,从他们健康的父母双方共同遗传,我们假设这些变异产生累加效应。在此,我们报道了通过液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)对上述两个三人组的永生化外周血单核细胞(PBMC)进行的磷酸化蛋白质组和蛋白质组分析。我们的结果表明,这两个无亲缘关系的患者在蛋白质丰度和磷酸化水平上表现出重叠的特征,而其父母未达到该水平。IPA软件预测RAS相关通路在两名患者中显著激活。有趣的是,在其父母中,这些通路保持不变或仅轻微激活。这些发现提示,一个亚临床变异的存在可以激活RAS通路,但低于病理阈值,而两个亚临床变异的共同存在产生的累加效应可以超过该阈值,导致NS,从而支持我们的双基因遗传假说。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
亚效RAS通路基因变异的双基因遗传是否通过累加效应导致NS发病,以及健康父母携带单个变异是否引起低于病理阈值的通路激活。
核心机制
两个亚效变异通过累加效应使RAS通路磷酸化激活超过病理阈值,导致NS,而单个变异仅引起亚阈值激活。
主要证据
LC-MS/MS分析表明两个患者磷酸化蛋白质组变化重叠,IPA预测RAS相关通路显著激活,而父母激活不显著;免疫印迹证实患者中MAPK1/3和RHOA低磷酸化。
研究意义
为NS的双基因遗传机制提供证据,并提出磷酸化蛋白质组特征可作为无症状携带者的预测性分子标志物,有助于生殖风险评估和个体化医疗。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

细胞培养与同步化

获得处于相同细胞周期阶段的永生化PBMC,以便比较蛋白质组和磷酸化蛋白质组。

EBV永生化PBMC在含10% FBS的RPMI 1640培养基中培养,经胸苷处理24小时阻断于G1期,再释放24小时,收集细胞沉淀。

2

蛋白质提取与定量

提取总蛋白并定量,用于后续LC-MS/MS分析。

细胞沉淀裂解、超声、离心,用BCA法定量,DTT还原。

3

磷酸化蛋白富集

富集磷酸化蛋白,用于磷酸化蛋白质组分析。

细胞裂解后,蛋白定量,稀释至0.5 mg/mL,上样至富集柱,洗脱磷酸化蛋白并浓缩定量。

4

LC-MS/MS分析

鉴定和定量总蛋白和磷酸化蛋白,比较不同样本间的差异。

采用FASP方法酶解,LC-MS/MS分析,MaxQuant和Perseus进行数据处理和统计分析。

5

生物信息学通路分析

预测差异磷酸化蛋白参与的通路,比较患者与父母的通路激活状态。

使用IPA软件进行核心分析和比较分析,识别显著改变的典型通路并计算z-score。

6

免疫印迹验证

验证LC-MS/MS发现的特定蛋白磷酸化变化。

使用特异性抗体检测总蛋白和磷酸化蛋白,定量条带强度并比较。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640培养基Euroclone--
胎牛血清Euroclone--
L-谷氨酰胺Euroclone--
青霉素-链霉素溶液Euroclone--
胸苷Merck Life Science--
HEPESMerck Life Science--
细胞裂解缓冲液Pierce84840
BCA蛋白定量试剂盒Pierce23225
磷酸化蛋白富集试剂盒Pierce90003
胰蛋白酶Promega--
Microcon-30 kDa离心过滤器Merck Millipore--
Zip-Tip C18微量Merck Millipore--
Orbitrap Fusion Tribrid质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Easy Spray PepMap RSLC C18色谱柱Thermo Fisher Scientific--
PEBP1(RKIP)多克隆抗体Thermo Fisher Scientific36-0700
RHOA单克隆抗体Thermo Fisher ScientificMA1-134
ERK1/ERK2 (MAPK1/3)多克隆抗体Thermo Fisher Scientific44-654G
phospho-RKIP (Ser153)多克隆抗体Biossbs-7075R
Phospho-RHOA (Ser188)多克隆抗体Thermo Fisher ScientificPA5-104931
Phospho-ERK1/ERK2 (MAPK1/3) (Thr202, Tyr204)多克隆抗体Thermo Fisher Scientific36-8800
抗兔二抗Seracare/KPL5220-0336
抗鼠二抗Jackson Immunoresearch715-035-151
ECL Prime检测试剂盒GE Healthcare--
Image Quant LAS 4000成像系统GE Healthcare--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源、培养基成分、血清浓度、培养条件
阅读提示:Methods: Cell Culture
细胞同步化
胸苷浓度、处理时间、释放时间
阅读提示:Methods: Cell Culture
LC-MS/MS
技术重复次数、蛋白量、色谱柱规格、质谱仪型号
阅读提示:Methods: Label-Free Liquid Chromatography with Tandem Mass Spectrometry
免疫印迹
抗体稀释度、蛋白上样量、重复次数
阅读提示:Methods: Immunoblotting