Hras12V转基因小鼠中性别依赖性肝肿瘤发生的差异蛋白质组学分析

Differential Proteomic Analysis of Gender-dependent Hepatic Tumorigenesis in Hras12V Transgenic Mice.

作者信息Zhuona Rong, Tingting Fan, Huiling Li, Juan Li, Kangwei Wang, Xinxin Wang, Jianyi Dong, Jun Chen, Fujin Wang, Jingyu Wang, Aiguo Wang
PMID28512230
发布时间2017-08
DOI10.1074/mcp.M116.065474

实验完整度

包含2D-DIGE蛋白质组学、Western blot验证、KEGG/GO通路富集分析等多个独立证据层级,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

Hras12V转基因小鼠(C57BL/6J背景) 非转基因野生型小鼠(C57BL/6J) 肝肿瘤组织(T)、癌旁组织(P)和正常肝组织(Wt) 10月龄雄性和15月龄雌性小鼠

重点核对

小鼠品系:C57BL/6J,转基因基因型:Hras12V转基因与野生型非转基因 小鼠月龄和性别:10月龄雄性、15月龄雌性 组织类型:肝肿瘤组织(T)、癌旁组织(P)、正常肝组织(Wt) 差异表达蛋白筛选阈值:|ratio|≥1.5,p≤0.05 2D-DIGE凝胶数量:每组3只,混合样本,9凝胶;蛋白载量:50μg

摘要

男性优势是肝细胞癌(HCC)的一个突出特征,其潜在机制在很大程度上仍然未知。本研究以Hras12V转基因小鼠为对象,该小鼠的ras癌基因在肝细胞中特异性表达,诱导雄性偏好的肝肿瘤发生,并通过二维荧光差异凝胶电泳(2D-DIGE)检测了改变的蛋白质。对转基因雄性和雌性肝肿瘤组织(T)和癌旁组织(P)以及非转基因雄性和雌性的相应正常肝组织(Wt)的蛋白质样品进行了基于蛋白质组学分析的配对比较。在2381个自动检测的蛋白质斑点中,基于配对比较,超过1600个差异表达(|比值|≥1.5,p≤0.05)。其中,随机选取180个斑点进行基质辅助激光解吸电离串联飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF MS)鉴定;最终获得89个不同蛋白质。在这89个蛋白质中,分别通过Western blot和文献调查进一步验证了7个和50个蛋白质。有趣的是,与Wt相比,改变的蛋白质在转基因雌性的T中相对集中,但在转基因雄性的P中相对集中。一致地,雌性T中的p-ERK和p-mTOR水平显著高于雄性。通路富集分析显示,与Wt相比,在T中上调的蛋白质中,雄性的5条通路显著改变,而雌性仅有1条。这些数据表明,雌性肝细胞很难被癌基因干扰,而雄性肝细胞则容易发生。此外,33个蛋白质在肝肿瘤发生中呈现性别依赖性改变。此外,在雌性中发现4%的DNA包装和4%的稳态相关功能蛋白,但在雄性中未发现,并且在雌性(8%)中发现的细胞核蛋白多于雄性(3%)。总之,本文提出的蛋白质组学数据和比较分析为阐明HCC男性优势的机制提供了关键线索。

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
肝细胞癌中男性优势的潜在分子机制是什么?
核心机制
Hras12V癌基因诱导的肝肿瘤发生中,雌雄小鼠的MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR信号通路激活水平存在性别差异,雌性肝细胞更难被癌基因干扰,可能通过p53/p21等防御机制抵抗肿瘤发生。
主要证据
通过2D-DIGE和MALDI-TOF/TOF MS鉴定89个差异表达蛋白,Western blot验证7个蛋白,发现雌性肝肿瘤中p-ERK和p-mTOR水平显著高于雄性,且雌性中HCC相关蛋白在肿瘤组织中富集,雄性中则在癌旁组织中富集。
研究意义
研究首次提供了与ras癌基因诱导的肝肿瘤发生性别差异相关的蛋白质组学数据,为阐明HCC男性优势的机制提供了关键线索,并鉴定了可能作为HCC生物标志物的蛋白质。

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

动物模型建立与样本收集

建立性别依赖性肝肿瘤发生的Hras12V转基因小鼠模型,并收集用于蛋白质组学分析的肝组织样本。

使用C57BL/6J背景的Hras12V转基因小鼠和非转基因野生型小鼠,分别在10月龄雄性、15月龄雌性(以及10月龄雌性用于初筛)取样,收集肝肿瘤组织(T)、癌旁组织(P)和正常肝组织(Wt),每组9只,共54只。

2

2D-DIGE蛋白质组学分析

分离并定量比较不同性别和组织类型间的差异表达蛋白质。

提取蛋白质,用Cy2/Cy3/Cy5标记,进行2D-DIGE,扫描凝胶,使用DeCyder软件分析,筛选差异表达蛋白斑点(|ratio|≥1.5,p≤0.05)。

3

MALDI-TOF/TOF MS鉴定差异蛋白

鉴定差异表达的蛋白质斑点。

从2D-DIGE凝胶中随机选取180个差异斑点,进行胶内酶解,通过MALDI-TOF/TOF MS鉴定蛋白质,最终获得89种独特蛋白质。

4

Western blot验证关键蛋白和信号通路

验证蛋白质组学结果,并检测MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活水平。

对7种差异蛋白(HSP90B1、β-actin、白蛋白、APOA1、CALR、FABP5、PRDX6)进行Western blot验证,并检测p-MEK、p-ERK、p-PI3K、p-Akt、p-mTOR等磷酸化蛋白水平。

5

生物信息学分析

对鉴定的差异蛋白进行功能分类、亚细胞定位和通路富集分析。

使用UniProt、DAVID等工具进行Gene Ontology(GO)和KEGG通路分析。

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
Cy2、Cy3、Cy5荧光染料GE Healthcare--
二硫苏糖醇Bio-Rad--
尿素Bio-Rad--
琼脂糖Bio-Rad--
甘油Bio-Rad--
溴酚蓝Bio-Rad--
CHAPSBio-Rad--
矿物油Bio-Rad--
甘氨酸Bio-Rad--
十二烷基硫酸钠Bio-Rad--
固定化干胶条(24厘米,pH 3-10)Bio-Rad--
Bio-Lyte两性电解质溶液(pH 3-10)Bio-Rad--
蛋白酶抑制剂混合物Roche Applied Science--
甲醇Fisher--
胰蛋白酶(测序级)Promega--
Milli-Q水Millipore--
Ettan DALT十二凝胶浇注器GE Healthcare--
Typhoon 9410扫描仪GE Healthcare--
Protean等电聚焦仪Bio-Rad--
Protean Plus电泳系统Bio-Rad--
4800蛋白质组学分析仪Applied Biosystems--
4700校准混合物Applied Biosystems--
PVDF膜Amersham Biosciences--
ECL化学发光试剂Biotool--
抗磷酸化MEK-1/2多克隆抗体Elabscience--
抗磷酸化ERK1/2单克隆抗体Cell Signaling Technology--
抗磷酸化PI3激酶多克隆抗体Cell Signaling Technology--
抗磷酸化Akt单克隆抗体Cell Signaling Technology--
抗磷酸化mTOR单克隆抗体Cell Signaling Technology--
抗APOA1单克隆抗体Proteintech--
抗β-肌动蛋白多克隆抗体Bioworld Technology Co., Ltd.--
抗HSP90B1多克隆抗体Elabscience--
抗白蛋白多克隆抗体Abclonal--
抗钙网蛋白多克隆抗体Abways--
抗脂肪酸结合蛋白5多克隆抗体Proteintech--
抗过氧化物还原酶VI单克隆抗体Abfrontier--
抗小鼠IgG抗体Bioworld--
抗兔IgG抗体Bioworld--
Roche完全蛋白酶抑制剂混合物(PhosSTOP EASYpack)RocheREF: 04906845001

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
动物模型
小鼠品系:C57BL/6J;基因型:Hras12V转基因与非转基因野生型;性别和月龄:10月龄雄性、15月龄雌性(10月龄雌性用于初步观察)
阅读提示:Methods中的Animals and Sampling
样本采集
组织类型:肝肿瘤组织(T)、癌旁组织(P)、正常肝组织(Wt);每组样本量:9只;组织处理:液氮速冻
阅读提示:Methods中的Animals and Sampling
2D-DIGE
每复合样本包含3个体;蛋白上样量:50μg;标记:Cy2(内标)、Cy3和Cy5;IPG条带:24cm,pH 3-10;等电聚焦:80kVh;第二维SDS-PAGE:12%聚丙烯酰胺凝胶;筛选阈值:|ratio|≥1.5,p≤0.05
阅读提示:Methods中的2D DIGE and Imaging
蛋白质鉴定
胶内酶解:胰蛋白酶;质谱:4800 Proteomics Analyzer;数据库:IPI_MOUSE_v3.87;搜索算法:MASCOT;鉴定标准:置信度>95%,离子得分>60
阅读提示:Methods中的Protein Identification
Western blot验证
抗体目录号和稀释度;蛋白上样量;内参:β-actin或Bradford试剂
阅读提示:Methods中的Western Blot Analysis和Figure 4 legend