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JAMA PSYCHIAT:蛋白组学揭示精神分裂症患者突触蛋白变化导致听觉障碍

发布时间: 2019-11-04
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精神分裂症(Schizophrenia)是一种重性精神疾病,患者在听觉信息处理与听觉学习方面存在障碍,这限制了他们在定向感觉和认知训练中的功能恢复。对精神分裂症的遗传学研究表明突触蛋白网络参与了疾病的病理过程,但这些网络中的分子病理特征及其对突触和回路缺陷的影响仍不清楚,而突触和回路缺陷被认为是精神分裂症症状的基础。

2019年10月23日,国际著名医学期刊JAMA Psychiatry在线发表了题为“Synaptic Proteome Alterations in the Primary Auditory Cortex of Individuals With Schizophrenia”的文章,来自匹兹堡大学的研究人员运用蛋白组学方法为研究突触损伤的上游驱动因素及其对特定皮层细胞和回路的影响提供了路线图。

JAMA PSYCHIAT:蛋白组学揭示精神分裂症患者突触蛋白变化导致听觉障碍

许多研究已经证明了局部突触蛋白运输、翻译和降解在脊柱形成和可塑性中的重要作用。这种局部蛋白质稳态被认为是皮层信息处理和新学习所必需的快速突触形成和可塑性所必需的。因此,研究人员假设精神分裂症患者的突触蛋白水平发生了改变,这些突触的改变与整个灰质的蛋白改变是不同的,并通过靶向蛋白组学的方法对精神分裂患者做了蛋白组学分析。

研究人员对48名精神分裂症患者和48名对照组(两组的平均年龄为48岁)的突触小体和灰质蛋白表达水平做了质谱分析,每组包括35名男性(73%)和13名女性(27%)。研究人员用蔗糖密度梯度离心法得到了总灰质匀浆和突触小体样本(样本策略),通过靶向质谱分析的方法对多于350种选定的蛋白进行定量分析(组学方法),具体方法如图。

样本质谱分析流程图

JAMA PSYCHIAT:蛋白组学揭示精神分裂症患者突触蛋白变化导致听觉障碍

随后研究人员对灰质匀浆和突触小体蛋白组表达变化展开分析。质谱结果揭示,灰质匀浆402个蛋白中的55个蛋白以及突触小体155个蛋白中的64个蛋白的表达水平在火山图中呈现出了显著的差异性变化。并且突触小体中发生变化的64个蛋白,只有26个蛋白可以用灰质匀浆中共同发生表达水平变化的蛋白予以解释。

JAMA PSYCHIAT:蛋白组学揭示精神分裂症患者突触蛋白变化导致听觉障碍

灰质匀浆和突触小体蛋白组表达变化分析

对灰质匀浆和突触小体蛋白调控网络变化分析表明:灰质匀浆蛋白质组分成3个相互关联的模块,富集的蛋白同细胞核、线粒体、蛋白质运输和细胞骨架相关。突触小体蛋白质组分为3个不同的模块,这些模块与线粒体和突触后膜、激酶和细胞内信号转导、跨膜及离子运输有关。线粒体和突触后膜模块的蛋白含量在精神分裂症和对照组之间存在差异。

JAMA PSYCHIAT:蛋白组学揭示精神分裂症患者突触蛋白变化导致听觉障碍

灰质匀浆和突触小体蛋白调控网络变化分析

综上所述,研究人员发现了精神分裂症患者A1突触蛋白组改变的有力证据,其中一些变化似乎是由组织范围内的变化所驱动的,而另一些变化似乎是突触所独有的。这些发现为今后研究突触损伤的上游驱动因素及其对特定皮层细胞和回路的影响提供了有力数据。此篇研究也进一步表明了蛋白组学在生物科学领域研究中的重要意义。

参考文献:

Matthew L, et al., 2019, Synaptic Proteome Alterations in the Primary Auditory Cortex of Individuals With Schizophrenia. JAMA Psychiatry.

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