基于比较蛋白组学技术解析亮氨酸缺失激活脂肪酸β氧化通路的研究
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摘要
亮氨酸是动物的必需氨基酸之一,在蛋白质合成与蛋白质降解过程中起重要调节作用,但尚未见亮氨酸影响哺乳动物肝细胞代谢的全蛋白质组变化规律的研究报道。本试验基于比较蛋白质组学方法即同位素标记相对与绝对定量(iTRAQ)技术解析亮氨酸缺失及其重补对哺乳动物肝细胞全蛋白质组变化的影响。试验选取人肝癌细胞系HepG2细胞为试验对象,对照组为正常培养基培养,试验1组和试验2组分别为亮氨酸缺失的培养基培养50 min,以及亮氨酸缺失的培养基培养50 min后重补5 mmol/L的亮氨酸继续培养30 min。每组处理分别取6皿细胞混合后进行比较蛋白质组学的标记处理,然后对所有差异表达蛋白质进行生物信息学分析,包括蛋白质亚细胞定位、蛋白质功能分类、蛋白质相互作用网络分析和蛋白质参与的经典通路分析。结果表明:1)在3组样品中一共定量到了3 066个蛋白质,其中189个蛋白质在亮氨酸缺失后呈现差异表达,178个蛋白质在亮氨酸重补后呈现差异表达,有44个蛋白在亮氨酸缺失及重补后表达量呈相反变化。2)生物信息学分析显示差异表达的蛋白质参与了多种生物学代谢过程,如氨基酸代谢、脂类代谢、乙醇的降解通路和细胞内钙离子稳态的维持。3)蛋白质组学数据及Western blotting试验同时显示亮氨酸的缺失显著上调了脂肪酸β氧化通路中的三个关键蛋白ACC)X1、ACSL1和ACADS的表达(均大于1.2倍),而5 mmol/L的亮氨酸重补30 min后这三个蛋白表达量显著下调(均小于0.83倍)。进一步的油红染色试验结果表明,亮氨酸缺失处理后HepG2细胞内的三酰甘油含量显著下降(P<0.001)。由此可见,亮氨酸缺失可显著影响肝细胞的多种营养物质代谢过程,包括氨基酸代谢、乙醇降解过程以及钙离子稳态的维持,且亮氨酸缺失可以一种可逆的方式激活肝细胞中脂肪酸β氧化通路。
引文