【摘 要】
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背景:病理性近视(Pathologic Myopia,PM)已成为全球首要的致盲性眼病之一,患病率逐年升高。目前普遍认为近视的发生是环境和遗传因素共同作用的结果,但其机制尚未明确阐述,且无有效的治疗措施。蛋白质组学的发展在疾病发病机制、诊疗及疾病预后方面具有重大的意义。前期研究发现PM患者血清及玻璃体中转甲状腺素蛋白(Transthyretin,TTR)含量显著增高,明确证实PM与TTR蛋白之间存
【基金项目】
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上海交通大学“医工交叉研究基金”;
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背景:病理性近视(Pathologic Myopia,PM)已成为全球首要的致盲性眼病之一,患病率逐年升高。目前普遍认为近视的发生是环境和遗传因素共同作用的结果,但其机制尚未明确阐述,且无有效的治疗措施。蛋白质组学的发展在疾病发病机制、诊疗及疾病预后方面具有重大的意义。前期研究发现PM患者血清及玻璃体中转甲状腺素蛋白(Transthyretin,TTR)含量显著增高,明确证实PM与TTR蛋白之间存在关联。TTR主要参与甲状腺素的转运,并和视黄醇结合蛋白(Retinal Binding Protein 4,RBP4)共同参与视黄醇的转运。然而,TTR在PM中的作用机制尚不清楚,且TTR在血清及玻璃体中属于低丰度蛋白,因此对TTR蛋白的深入研究陷入困境。目的:(1)进一步观察TTR在PM患者中的含量变化,并探究RBP4在PM中的变化及可能原因;(2)应用仿生亲和介质探索并优化TTR纯化方案;(3)通过对TTR蛋白翻译后修饰(Post-translational Modifications,PTM)的研究,初步探究PM患者TTR的PTMs特点。方法:(1)根据诊断标准,纳入PM与非近视患者各38例,收集血清及玻璃体,用ELISA方法检测血清及玻璃体TTR与RBP4含量,分析对比两组TTR、RBP4含量差异,同时对比PM患者不同性别、眼底病变、眼轴长度等分组中含量变化,并检测分析两组患者血清生化指标含量差异。所有数据资料采用Graph Pad Prism和SPSS20.0软件进行统计分析。(2)应用仿生亲和介质AT23联合其他蛋白分离纯化方法进行TTR提纯。方案一:AT23联合T4亲和介质纯化TTR;方案二:首先用40%的饱和硫酸铵盐析,透析后用AT23层析柱获得流穿,最后用DEAE离子交换层析,采用Tricine-SDS-PAGE电泳(18%丙烯酰胺)联合免疫印迹法(Western Blot,WB)分析验证纯化效果。(3)分离样品中TTR蛋白,利用纳升液相电离子喷雾串联质谱(Nanoscale liquid chromatography coupled to electrospray ionization tandem mass spectrometry,Nano LC-ESI MS/MS),解析血清及玻璃体中TTR的化学修饰特点及类型。结果:(1)ELISA检测结果显示PM患者血清及玻璃体TTR含量显著高于非近视组患者(P<0.05);PM患者玻璃体RBP4含量高于非近视患者,差异具有统计学意义(P<0.05),血清中两组含量无显著性差异;PM组血清中TTR/RBP4比值显著高于非近视组患者(P<0.05);血清生化显示3项生化指标差异具有统计学意义(P<0.05):PM患者血清Apo A及空腹GLU含量显著低于非近视组,ALB含量高于非近视组。(2)通过对TTR纯化方案探索发现,AT23仿生亲和层析联合T4亲和介质纯化方案没有获得目标蛋白;40%饱和硫酸铵盐析联合AT23可以除去大量杂蛋白而不影响目标蛋白,用DEAE离子交换层析后,TTR在150m M盐浓度洗脱中富集,TTR纯度从1%提高至30%。(3)质谱检测结果分析发现,玻璃体与血清TTR可能出现化学修饰的氨基酸分布特点不同,玻璃体TTR修饰集中在5568号氨基酸,而血清TTR修饰散在分布于21147号氨基酸;发现玻璃体中可能存在的修饰约30种,血清中21种,且PM患者玻璃体中修饰种类多于血清,而非近视组玻璃体中少于血清;进一步分析玻璃体TTR修饰特点发现PM组玻璃体修饰类型多于非近视组,两组出现较多修饰的氨基酸为K55、D59、T60、W61、P63,且Oxidation、Dioxidation、Kynurenin、Formylation、Propionylation、Guanidinylation、Glycine addition修饰类型出现频率较高,Acetylation、Nitro、Octanoylation、sulfofication等出现频率较低。结论:(1)PM患者血清及玻璃体中TTR含量显著增高,有望成为PM生物学标记物及影响因素;且TTR含量与眼轴长度成正相关;(2)PM患者血清TTR/RBP4比值高于非近视患者,且GLU含量显著降低,可能可以作为揭示糖尿病(Diabetes Millitus,DM)与PM之间关系新的突破点;(3)仿生亲和介质的应用联合40%饱和硫酸铵盐析与DEAE离子交换层析是一种有效的TTR纯化方案,但需要进一步优化;下一步可以盲筛获得效果更佳的仿生亲和介质,提高TTR纯度及纯化效率;(4)血清及玻璃体中TTR修饰特点不一致,推测可能与它们的内环境相关联;初步了解PM患者血清及玻璃体TTR化学修饰特点及类型,为进一步探索PM代谢组学特点与发病机制的研究奠定基础。
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