蛋白质组学在骨关节疾病研究中的应用

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1、蛋白质组学在骨关节疾病研究中的应用【关键词】蛋白质蛋白质作为细胞中的活性大分子，其表达水平的改变与疾病、药物作用或毒素作用直接相关。蛋白质组学的理论和技术的发展与完善使人们从组织或细胞的蛋白质整体水平去认识疾病成为可能。这一技术将是发现疾病标志物、鉴定和评价药物靶蛋白等十分有用的工具。1蛋白质组学的概念及研究意义.L.编辑。蛋白质组(Proteome)与蛋白质组学(Proteomics)的提出至今已有10年左右的时间。蛋白质组一词，源于蛋白质(protEin)与基因组(genome)两个词的杂合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白

2、质。蛋白质组是一个动态的概念，在同一个机体的不同组织和细胞中不相同，在同一机体的不同发育阶段，不同的生理状态下，乃至不同的外界环境下也不相同。各种复杂的生命活动，都是特定蛋白质群体在不同时间和空间不同组合的结果。蛋白质组学则是大规模、系统地在蛋白质组整体水平进行研究的一门新兴学科［1］，包括研究细胞内动态变化的蛋白质组成成分、表达水平和翻译后修饰状态、蛋白质之间的相互作用和联系。蛋白质组学可分为比较蛋白质组学和表达蛋白质组学［2］。前者通过比较分析不同生理、病理条件下细胞、组织或体液中表达的蛋白质异同，筛选出许多具有临床标志意义的蛋白质关键分子。后者目的在于建立蛋白质表达谱和

3、修饰谱的数据库、细胞定位图、蛋白质作用连锁图，探索和阐明生命现象的本质。将蛋白质组表达信息与基因组信息有效结合，这既可显示蛋白质翻译后加工修饰方式，又可克服分离蛋白质与理论蛋白质不一致的局限，从而使病理生理机制的解释更为完全和准确。2骨关节疾病的蛋白质组学研究各类骨关节疾病，包括退行性关节炎、滑囊炎、滑膜炎、肩周炎、风湿性关节炎、类风湿性关节炎、股骨头坏死等，都是较难治愈的慢性疾患，患病后关节肿、痛、积液、僵直、增生、骨刺，活动艰难甚至导致残疾!蛋白质组学的发展将极大的促进骨关节疾病的研究，虽然目前还处于起步阶段，但从基因组向蛋白质组方向转变不失为今后骨关节疾病研究的一种新模

4、式。2.1骨细胞水平的蛋白质组研究间充质干细胞(mesenchymalstemcells，MSCs)是一群具有向成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞分化能力的干细胞，为骨组织的修复与替代提供了一个崭新的领域，但有关MSCs定向分化的分子机制尚不清楚。Seshi［3］应用荧光差异凝胶电泳(differencegelelectrophoresis，DIGE)对正常与白血病患者的骨髓间充质干细胞进行研究，在pH4.6～7.0范围内检测出约5000个蛋白质斑点，随后应用基质辅助激光解析电离串联质谱(matrix-assistedlaserdesorptionionizationmassspe

5、ctrometry，MALDI-MS／MS)鉴定出128个差异蛋白，其中72个差异蛋白在白血病患者的骨髓间充质干细胞中表达增高或降低1.25倍以上。Foster等［4］运用MS方法比较得出人MSCs定向成骨细胞分化前、后的463个蛋白，包括已知的人MSCs细胞表面抗原(CD71、CDl05、CDl66等)，膜相关蛋白，细胞黏附分子和受体等。其中成骨细胞分化前有83个蛋白表达增高2倍以上，有21个蛋白表达下降2倍以上。刘元林等［5］采用定向成骨分化诱导培养体系诱导MSCs定向成骨细胞分化，对未分化与分化后的MSCs细胞总蛋白进行提取，经双向凝胶电泳(tensionalgelel

6、ectrophoresis，2-DE)找到38个蛋白差异点，基质辅助激光解析电离飞行时间串联质谱技术(matrix-assistedlaserdesorptionionizationtime-of-flightmassspectrometry，MALDI-TOF-MS)鉴定出23个差异蛋白分子表达。Zhang等［6］经一系列培养诱导hMSC分化为成骨细胞，在前3～7dhMSC与成骨细胞的蛋白表谱类似，运用2-DE检测出102个表达改变2倍以上的蛋白斑点，MALDI-TOF-MS鉴定出52个差异表达蛋白。涉及新陈代谢、信号转换、核酸复制、钙结合蛋白、蛋白折叠等。这一研究为阐明成

7、骨细胞分化的整个蛋白表达情况提供了很好的基础。可见，蛋白质组学方法可用于高通量筛选、研究MSCs定向分化过程中细胞内可能具有调控作用的重要蛋白分子。另有研究者［7］对滑膜细胞进行原代培养，鉴定滑膜细胞类型后提取蛋白进行2-DE分离，比较类风湿性关节炎(rheumatoidarthritis，RA)与骨关节炎(osteoarthritis，OA)成纤维样滑膜细胞(fibroblast-likesynoviocytes，FLS)蛋白酪氨酸磷酸化状态的差异。结果显示FLS蛋白酪氨酸磷酸化在RA较OA明显增多，