維生素A缺乏對神經(jīng)精神系統(tǒng)影響的蛋白質(zhì)組學研究.pdf

1、維生素A是一種多效的微量營養(yǎng)元素，維生素A對于早期神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和成年神經(jīng)再生有重要的調(diào)節(jié)作用。成年維生素A缺乏的嚙齒類動物表現(xiàn)出運動能力和學習記憶功能的異常。一些研究表明維生素A通路與精神分裂癥有潛在的聯(lián)系：維生素A通路調(diào)控許多精神分裂癥候選基因的表達；精神分裂癥病人血漿和腦脊液中維生素A轉(zhuǎn)運蛋白TTR和APOE含量異常；精神分裂癥腦組織中維生素A轉(zhuǎn)運與合成相關分子表達異常。此外維生素A通路還與阿爾茨海默癥(AD)有關。維生素A可以調(diào)控

2、淀粉樣前體蛋白(APP)基因，以及APP水解酶的表達；維生素A缺乏動物表現(xiàn)出一些AD相關的分子變化：淀粉樣蛋白聚集，膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶和視黃酸受體RARα的下調(diào)。
　　 在本研究的第一部分工作中，我們檢測了早期維生素A缺乏( VAD)小鼠的運動能力、長期記憶能力和熱痛刺激的敏感性，并檢測了早期VAD和谷氨酸受體拮抗劑MK-801（5-甲基二氫丙環(huán)庚烯亞胺馬來酸）的雙重作用對小鼠行為的影響。我們發(fā)現(xiàn)早期VAD小鼠展現(xiàn)出更高的曠場移動和

3、曠場直立能力，以及熱痛敏感性的增加；早期VAD小鼠對MK-801的注射更敏感：增加了MK-801誘導的刻板行為和共濟失調(diào)行為，增加了MK-801對曠場直立的抑制作用，MK-801和維生素A缺乏的交互作用導致熱痛不敏感。這些行為學的異常反映了某些類似精神分裂癥的行為，如曠場行為增加和MK-801誘導的刻板行為增加。然而我們并沒有發(fā)現(xiàn)早期VAD對長期恐懼記憶（步下法實驗）的影響。
　　 此后我們利用蛋白質(zhì)組學技術研究了早期VAD雄性

4、小鼠海馬、皮層和肝臟組織的蛋白質(zhì)水平差異。我們還研究了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞U251中維生素A活性形式視黃酸的合成抑制對蛋白質(zhì)組的影響。我們鑒定了海馬中23個VAD相關蛋白點，皮層中46個差異蛋白點，肝臟中38個差異蛋白點和U251細胞39個差異蛋白點。通過生物信息學分析(Ingenuity pathwayanalysis)，我們發(fā)現(xiàn)VAD皮層和神經(jīng)膠質(zhì)細胞中的差異蛋白匯聚在氧化壓力反應，神經(jīng)遞質(zhì)代謝（絲氨酸和谷氨酸），線粒體功能和能量代謝異常

5、(ATP合成)； VAD在皮層中可能通過影響谷氨酸NMDA受體2B、細胞骨架和調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子，來改變神經(jīng)細胞的遷移、生長、發(fā)育和神經(jīng)突觸的可塑性。其中3磷酸甘油酸脫氫酶(PHGDH)在視黃酸合成抑制的U251細胞中顯著上調(diào)得到了Westem blot的驗證，而PHGDH同樣在VAD皮層中顯著上調(diào)。在VAD雄性小鼠海馬中差異蛋白匯聚在脂代謝、神經(jīng)軸突生長和突觸塑形性等功能。VAD可能通過調(diào)節(jié)細胞骨架和細胞膜相關蛋白來影響神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，多巴

6、胺信號通路，谷氨酸NMDA受體2B介導的通路，以及神經(jīng)細胞的再生和遷移。在肝臟組織中，維生素A缺乏可以造成糖代謝和脂代謝的異常，這同我們在皮層中的發(fā)現(xiàn)是一致的。因此我們認為早期VAD可能影響皮層和海馬能量代謝和細胞骨架，影響谷氨酸通路和多巴胺通路，從而造成小鼠的類精神分裂癥行為（曠場行為增加，MK-801誘導的刻板行為增加）。這些結果進一步支持維生素A缺乏與神經(jīng)精神疾病有關的假說。
　　 Synapsin II是一種神經(jīng)元磷酸化

7、蛋白，位于神經(jīng)突觸囊泡，與細胞骨架相連，參與調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。有一些報道提示Synapsin II與精神分裂癥有關：精神分裂癥病人海馬與皮層中Synapsin II mRNA與蛋白含量降低；關聯(lián)分析表明Synapsin II與精神分裂癥顯著相關（漢族人群，韓國人群，北歐人）；此外Synapsin II基因敲除小鼠表現(xiàn)出類精神分裂癥的行為異常：感覺門控，社交退縮。Synapsin II由2種剪切異形體：SynapsinIIa和Synap

8、sinIIb。以往的研究表明在雙向凝膠上每種Synapsin II剪切異形體均表現(xiàn)出多個翻譯后修飾亞型。然而目前對于Synapsin II翻譯后修飾的信息了解甚少。
　　 在本研究的第二部分工作中，我們利用多種蛋白酶水解和串聯(lián)質(zhì)譜技術（LC-ESI-QTOF，LC-ESI-TRAP），研究了大鼠和小鼠海馬組織中SynapsinIIa和SynapsinIIb的蛋白序列以及翻譯后修飾信息。我們總共鑒定了12個小鼠海馬Synapsin

9、II蛋白點（6個Ila蛋白點，6個Ilb蛋白點）和13個大鼠海馬SynapsinII蛋白點（6個IIa蛋白點，7個Ilb蛋白點），其中18個蛋白點得到90％以上的串聯(lián)質(zhì)譜序列覆蓋率。我們提供了每個Synapsinll剪切體翻譯后修飾蛋白點的全面翻譯后修飾信息（包括磷酸化，甲基化，乙酰化，脫氨基化等）。我們還發(fā)現(xiàn)了7個新的磷酸化位點，其中3個經(jīng)過磷酸酶處理得到驗證（大鼠Synapsinlla的T422,Synapsinllb的S426和T