缺氧引發的「災難」

最新 01-19

對於化學家來說，氧氣是一種無色無味的氣體；

對於生物學家來說，氧氣是光合作用的產物；

對於醫學家來說，氧氣是生命的搖籃。

對於世間萬物，氧氣不可或缺，缺氧，心靈就會窒息。。。

那麼，缺氧對於細胞而言會引發怎樣的災難呢？來，跟隨小編的腳步一起去看看吧！

英文名稱：Proteome analysis of hypoxic glioblastoma cells reveals sequential metabolic adaptation of one-carbon metabolic pathways

中文名稱：蛋白組學的手段研究缺氧條件下成膠質瘤細胞對一碳代謝途徑的適應性。

期刊名：Molecular & Cellular Proteomics

IF：6.54

發表時間：2017

摘要

低氧條件能夠促進癌細胞惡性的發展及轉移行為以及化療耐藥性。為了更好地理解缺氧適應與癌症進展之間的複雜關係，作者研究了缺氧環境下成膠質細胞瘤細胞的動態蛋白質組的反應。

實驗設計

基於TMT分析

由於對兩次生物學重複求交集得到的差異蛋白較少，因此作者對TMT兩次生物學重複相關性發現d1-d4相關性較大，d5相關性係數較小，相關性不大；另外作者還對兩次生物學重複聚類分析（兩次上機重複模式相同，d5蛋白的表達模式與其他4天完全不同）。作者通過以上分析發現兩次生物學重複之間具有顯著的相關性（d5數據剔除），因此對兩次生物學重複鑒定到的蛋白求並集之後進行差異蛋白的篩選。共鑒定到549個差異蛋白。

基於KEGG pathway和string資料庫對差異蛋白質分析互作網路分析發現低氧導致糖酵解、HIF-1信號通路、碳代謝、PI3K-Akt信號通路發生變化。

基於Label free分析結果

含氧量低 vs 含氧量正常

表達上調的蛋白主要是糖酵解、乳酸/丙酮酸轉運蛋白，下調的蛋白主要是細胞增殖及免疫相關蛋白。

基於KEGG pathway和string資料庫對差異蛋白質進行互作網路分析表明糖酵解，碳代謝，蛋白酶體，氧化磷酸化和mRNA剪接通路的蛋白髮生顯著變化。

低氧促進EMT和CSC更新

可能由於HIF-1α蛋白的含量較低，所以蛋白質組的結果中並沒有檢測到該蛋白，因此作者採用western-blot的方法檢測HIF-1α蛋白。

作者發現低氧環境下U87細胞和U251細胞HIF-1α蛋白顯著上調。癌症幹細胞標誌蛋白Sox2及EMT標誌蛋白claudin也有類似的趨勢（圖A）。

RT-PCR結果表明，低氧換環境下培養4天的細胞Sox2和EMT另外兩個標誌物SNAI1、ZEB1基因的表達量顯著上調（圖B）。

低氧引發神經醯胺UGT8、炎症標誌物MPK和RelA表達上調（圖C）。

甲硫氨酸是蛋白質合成的原材料，一般從胞外營養物中獲得，也可以由絲氨酸代謝通路生成。甲硫氨酸合酶催化5-甲基四氫葉酸的甲基轉移至高半胱氨酸這一過程需要VB12作為輔酶因子。VB12一般由TCN1/2/3傳遞到各類細胞間。三種轉移蛋白中TCN2的特異性和轉移效率最高。因此TCN2是VB12活性的最佳標誌物。本文作者發現，低氧處理一天後TCN2顯著降低，TCN1輕微降低，TCN3沒有檢測到（圖A）WB及QT-PCR進一步證明低氧環境下TCN2的下調（圖C/D、E）。因此作者進一步通過ELISA的方法檢測了缺氧條件下U87細胞VB12的濃度，結果發現低氧條件下VB12濃度顯著降低（圖F）。