基于无标记LC-MS/MS的鹿茸干细胞质膜蛋白质组学分析

Proteomic Analysis of Plasma Membrane Proteins of Antler Stem Cells Using Label-Free LC⁻MS/MS.

作者信息Datao Wang, Hengxing Ba, Chenguang Li, Quanmin Zhao, Chunyi Li
PMID30400663
发布时间2018-11-05
DOI10.3390/ijms19113477

实验完整度

中

包含质膜蛋白提取、LC-MS/MS鉴定、GO/KEGG分析、Western blot和免疫荧光验证,但缺乏功能实验和机制验证。

主要模型

鹿茸柄骨膜细胞(PPCs) 鹿面部骨膜细胞(FPCs)

重点核对

使用MinuteTM质膜蛋白分离试剂盒提取质膜蛋白,经梯度离心分离。 LC-MS/MS鉴定,MaxQuant软件分析,显著差异标准为Fold change >1.5且p<0.05。 细胞培养于DMEM(含10%FBS、链霉素、青霉素),37°C、5%CO2。 Western blot验证五种DEPs(Galectin1、CD9、ITGA3、SPARC、RXFP2)。 免疫荧光验证CD9、CD29、CD44、CD73、CD90、CD105、CD166等干细胞表面标志物。

摘要

鹿茸是一种不寻常的哺乳动物器官,在每年脱落后可以完全再生。柄骨膜中的驻留干细胞(PPCs)为鹿茸再生提供主要细胞来源。质膜蛋白在各种细胞过程中发挥核心作用,但这些蛋白在鹿茸再生中的表达尚未得到充分记录。在本研究中,使用无标记液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)分析了PPCs和面部骨膜细胞(FPCs)的质膜蛋白。共鉴定出1739种蛋白质。其中,53种仅在PPCs中发现,100种仅在FPCs中发现,1576种在PPCs和FPCs中共同存在;39种在PPCs中显著上调,49种在FPCs中上调。从差异表达蛋白(DEPs)中显著富集了总共226个基因本体(GO)术语。这些GO术语的五个生物学过程簇包括对外部刺激的反应、信号转导、膜运输、组织再生的调节和蛋白质修饰过程。需要进一步研究来证明这些DEPs在鹿茸干细胞生物学和鹿茸再生中的相关性。

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
鹿茸柄骨膜干细胞(PPCs)与面部骨膜细胞(FPCs)之间的质膜蛋白组成有何差异,以及这些差异如何参与鹿茸再生?
核心机制
ECM-受体相互作用、PI3K/AKT和VEGF等信号通路可能参与调控鹿茸再生;TIMP2下调与ALCAM表达可能通过ECM-受体相互作用通路发挥作用。
主要证据
无标记LC-MS/MS鉴定出241个DEPs,包括53个仅存在于PPCs、39个上调;GO分析富集出信号转导、膜运输等生物过程;Western blot验证了Galectin1、CD9、ITGA3等表达差异。
研究意义
该研究首次分析了鹿茸干细胞的质膜蛋白质组,为理解鹿茸再生的分子机制提供了基础,并确认了PPCs具有干细胞特征。

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

组织采样与细胞培养

获取PPCs和FPCs用于后续质膜蛋白分析。

从2岁雄性梅花鹿屠宰后无菌收集柄骨膜(PP)和面部骨膜(FP),建立细胞系。

2

质膜蛋白提取

富集质膜蛋白以进行蛋白质组学分析。

使用MinuteTM质膜蛋白分离试剂盒,通过超声裂解和梯度离心分离质膜蛋白。

3

LC-MS/MS鉴定与定量

鉴定并定量PPCs和FPCs中的质膜蛋白。

蛋白经胰蛋白酶消化,肽段经HPLC分离,Q Exactive Orbitrap质谱仪分析,MaxQuant软件进行蛋白鉴定和定量。

4

生物信息学分析

分析DEPs的功能和通路富集情况。

使用DAVID 6.7进行GO注释和富集,PANTHER分析分子特征,Enrichment Map插件进行GO聚类,String进行蛋白互作网络分析,KEGG通路富集。

5

免疫荧光验证

验证干细胞表面标志物的表达。

对PPCs进行免疫荧光染色,检测CD9、CD29、CD44、CD73、CD90、CD105、CD166。

6

Western blot验证

验证DEPs的表达水平。

分离质膜蛋白,SDS-PAGE电泳,转膜后免疫印迹检测Galectin1、CD9、ITGA3、SPARC、RXFP2。

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
杜氏改良Eagle培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
Minute质膜蛋白分离试剂盒Invent biotechnologies--
胰蛋白酶Promega--
MicroBCA蛋白定量试剂盒Thermo--
UltiMate 3000 RSLCnano高效液相色谱系统Thermo--
Q Exactive Orbitrap质谱仪Thermo--
PVDF膜----
化学发光检测试剂Thermo--
HRP偶联山羊抗兔IgGBeyotimeA0208
HRP偶联山羊抗小鼠IgGBeyotimeA0216
DAPI----
山羊抗兔IgG H&L (Alexa Fluor 488)Abcamab150077
山羊抗小鼠IgG H&L (Alexa Fluor 488)Abcam150113
兔IgG同型对照Abcamab172730
小鼠IgG同型对照Abcamab37355
CD9抗体LSBioLS-C46004
CD29抗体Proteintech12594-1
CD44抗体Proteintech15675-1
CD73抗体Santasc-25603
CD90抗体Biossbs-0778R
CD105抗体ElabscienceESH135
CD166抗体Biossbs-1251R
SPARC抗体Proteintech15274-1
ITGA3抗体Biossbs-6328R
ATP1B2抗体Biossbs-23414R

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
组织采样与细胞培养
组织来源:2岁雄性梅花鹿;细胞培养条件:DMEM+10%FBS,37°C、5%CO2;生物学重复数:3。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.1
质膜蛋白提取
试剂盒品牌(Invent biotechnologies);细胞数量(约3×10^6);离心条件(16000g等)。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.2
LC-MS/MS
蛋白量(100μg);酶(trypsin);色谱柱型号;质谱仪参数(分辨率等);MaxQuant参数(FDR≤0.01等)。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.3及表3
Western blot
上样量(20μg/泳道);抗体稀释比例;内参(ATP1B2)。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.5及表4
免疫荧光
固定条件(4%甲醛20分钟);封闭液(5%正常山羊血清);一抗和二抗稀释比例;核染色(DAPI)。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.6及表4