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公司新闻/正文
IF 19! 蛋白质组+磷酸化蛋白质组联合揭示系统性红斑狼疮中性粒细胞的异质性
680 人阅读发布时间：2022-07-05 09:55
在系统性红斑狼疮患者中存在的一种独特的促炎中性粒细胞亚群，称为低密度粒细胞(LDGs)，已被认为在系统性红斑狼疮中发挥致病作用。
美国研究团队在Annals of the Rheumatic Diseases（中科院JCR一区，IF：19.103 ）上发表了题为“Proteomic, biomechanical and functional analyses define neutrophil heterogeneity in systemic lupus erythematosus”的研究论文。本研究中采用蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学、生物力学和功能分析揭示了系统性红斑狼疮(SLE)背景下的中性粒细胞的异质性。
蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学实验设计
1. 红斑狼疮患者低密度粒细胞（SLE LDG，生物学重复n=5）；
2. 红斑狼疮患者正常密度中性粒细胞（SLE NDN，生物学重复n=5）；
3. 健康个体正常密度中性粒细胞（HC NDN，生物学重复n=5）；
4. fMLF（N-甲酰蛋氨酸亮氨酸-苯丙氨酸）刺激活化后的健康个体正常密度中性粒细胞（fMLF-Primed HC NDN，生物学重复n=5）。
研究结果
1. 系统性红斑狼疮和健康对照的中性粒细胞的差异蛋白表达谱
对四组样本蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学结果进行分析：
（1）蛋白质组学：共鉴定出4109个蛋白，其中601个（14.6%）和685个（16.6%）蛋白分别仅在健康个体或SLE中性粒细胞中被鉴定出来。这与之前报道的中性粒细胞蛋白质组学结果相当。SLE LDG和NDN显示出完全的蛋白质组重叠，尽管在蛋白质丰度上有较大的差异，270个蛋白高表达，60个蛋白低表达。在SLE和健康个体NDN共有的2823个蛋白中，304个存在表达水平的差异。fMLF活化和未刺激的健康个体NDN显示完全的蛋白质组重叠。总的来说，许多蛋白质在健康个体或SLE中性粒细胞中是独特存在的，蛋白质丰度在不同亚群之间有所不同，表明中性粒细胞蛋白质组存在异质性。
（2）磷酸化蛋白质组学：共鉴定到了在875个丝氨酸、苏氨酸和/或酪氨酸残基上磷酸化的蛋白质。在这些磷酸化蛋白中，48个（5.4%）和366个（41.8%）分别仅在健康个体NDN和SLE中性粒细胞中被鉴定到。在比较SLE LDG和NDN时，有95个磷酸化蛋白（11.5%）存在丰度差异，其中11个在SLE LDG中低表达，84个高表达。在fMLF活化和未受刺激的健康个体NDN中共有表达的509个磷酸化蛋白中，有167个（32.8%）存在丰度差异。在所有中性粒细胞共有的460个磷酸化蛋白中，有100个（21.7%）在健康个体和SLE NDN之间存在丰度差异。此外，在SLE LDG中鉴定到一个特有的磷酸化蛋白(pRSBN1L)。这些数据支持中性粒细胞磷酸化蛋白质组的异质性。
2. 低密度粒细胞（LDG）蛋白质组学的独特特征
GO分析显示，相对于健康对照，在红斑狼疮患者正常密度中性粒细胞（SLE NDN）中高表达的蛋白质富集于中性粒细胞激活网络，并且一些与中性粒细胞激活相关的蛋白在SLE LDG中最为丰富。SLE患者的各种器官和细胞中高表达I型IFN刺激基因(ISGs)，很多蛋白在SLE LDG上调。总的来说，SLE中性粒细胞蛋白质组提示为激活状态，而IFN相关蛋白特征与SLE LDG不同。
中性粒细胞的启动/激活促进了与内皮细胞的相互作用。中性粒细胞亚群间粘附分子和整合素表达无差异。然而，调节中性粒细胞-内皮相互作用的磷酸化蛋白在fMLF活化的健康个体NDN中比在其他中性粒细胞亚群中更丰富。这表明SLE LDG/NDN和fMLF活化的健康个体NDN之间存在差异。
与SLE NDN相比，在SLE LDG中下调的蛋白与中性粒细胞脱颗粒相关，高表达的蛋白聚集在中性粒细胞激活、凝血、血小板和细胞内运输网络中。SLE LDG和NDN的差异磷酸化蛋白也与中性粒细胞激活和细胞内运输有关。
SLE LDG是由CD10−（未成熟，低丰度）和CD10+（中度成熟，最丰富）亚群组成的异质类群。与CD10+ LDG和SLE NDN 相比，CD10− LDG中CEBPD和SPI1转录本的表达下调。对全体SLE LDG进行蛋白质组学分析，不同中性粒细胞亚群显示了相似的SPI1蛋白丰度。大多数SLE LDG有多叶状核，证实了中度成熟细胞代表最丰富的LDG亚群。
3. 细胞骨架相关蛋白在SLE LDG和NDN中表达不同
与SLE LDG中细胞骨架相关转录网络增强的证据相一致，研究者发现与自体NDN相比，在SLE LDG中存在细胞骨架相关蛋白的表达上调。许多在LDG中差异表达的蛋白和/或磷酸化蛋白调节细胞内运输。此外，研究者也评估了fMLF对健康个体NDN磷酸化蛋白质组的调节。fMLF活化的健康个体NDN中，许多差异磷酸化蛋白与细胞骨架组织相关。SLE LDG蛋白质组中存在细胞骨架相关网络的上调，磷酸化蛋白质组学提示中性粒细胞亚群之间存在细胞骨架重组差异。这些发现促使研究者继续开展了中性粒细胞生物力学特性的研究。
4. SLE LDG生物力学特性发生了改变
研究者对临床上健康个体（HC，n=11）以及临床静息型(n=11)或活跃型SLE(n=4)患者外周血中的中性粒细胞的生物力学特性进行了检测。来自健康个体和临床静息型SLE的中性粒细胞在生物力学上是相同的，而活跃型SLE的中性粒细胞有更大的面积、增强的变形能力和粗糙度。fMLF活化健康个体中性粒细胞也比未受刺激的中性粒细胞更大、更容易变形，并且其细胞表面明显比其他未受刺激的中性粒细胞亚群更粗糙。总体来说，来自活跃型SLE患者的中性粒细胞表现出生物力学特性的改变和细胞膜扰动。
定量临床静息受试者，健康个体和SLE的 NDN是圆形和光滑的，而SLE LDG的细胞表面明显更粗糙，且与年龄相关，但与其他临床/人口统计学特征无关。在研究者开发一个微流控微血管模拟系统(MMM)，SLE LDG更多滞留在MMM中。总的来说，SLE LDG驻留在微血管网络可能是由于细胞生物力学特性的内在变化，而不是由于特定的中性粒细胞-内皮相互作用。
研究总结
研究者通过比较了健康个体和系统性红斑狼疮患者（SLE）中性粒细胞之间以及SLE NDN（正常密度中性粒细胞）和LDG（低密度粒细胞）之间的蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学差异。结果表明，与SLE NDN相比，SLE LDG中存在着与细胞骨架组织相关的蛋白的差异磷酸化，进而研究者关注了不同中性粒细胞的生物力学差异。SLE LDG的细胞表面比SLE和健康个体NDN的表面粗糙，提示膜扰动。SLE LDG没有显示出与内皮细胞结合的增加，但它们越来越多地驻留/被困在微血管网络中，这可能与系统性红斑狼疮引起的器官损伤和小血管病变有重要的致病关联。
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