低强度聚焦超声诱导肿瘤细胞凋亡的蛋白质组学研究

【作者】 冯怡； 万明习；

【机构】 生物医学信息工程教育部重点实验室西安交通大学生命科学与技术学院生物医学工程系；

【摘要】 目的在非手术的肿瘤治疗中,超声诱导肿瘤细胞凋亡治疗极具发展潜力,但其生物学效应机制尚未阐明。本文通过蛋白质组学方法筛选并分析低强度聚焦超声诱导肿瘤细胞凋亡过程中表达显著变化的蛋白质,通过分析其功能探讨超声诱导肿瘤细胞凋亡可能的机制。方法本文采用低强度聚焦超声(ISPTA=3W/cm2)辐照人肝癌细胞HepG2,收集辐照后复培养的HepG2细胞进行台盼兰/FITC染色显微观察其形态学变化和PS外翻等凋亡生物指标,并采用Annexin V-FITC/PI双染色流式分析确定细胞的凋亡比例。提取对照组和辐照组细胞中的总蛋白,并利用多维液相色谱质谱联用策略鉴定筛选超声辐照后人肝癌细胞表达差异的蛋白,通过GO分析蛋白功能。结果实验结果显示超声辐照后,HepG2细胞呈现典型的凋亡细胞形态特征,PS外翻也证实早期凋亡细胞和晚期凋亡细胞显著增高。和对照组相比,超声辐照组中表达显著差异的蛋白109种,其中新增蛋白11种。新增蛋白中,5种蛋白都参与细胞死亡生物学途径,其中BAX,BID还直接和细胞凋亡相关。GO分析显示,差异蛋白富集在胞液、线粒体、内质网和蛋白复合物,说明超声辐照后细胞的响应与这些组分密切相关。对照组中共鉴定得到的8种抗氧化蛋白中5种蛋白都因超声辐照而呈现差异表达,证实抗氧化机制是细胞对超声辐照自我保护中的重要作用;钙离子结合功能在差异蛋白中的显著富集显示细胞内钙离子平衡可能通过诱发线粒体内细胞色素C的释放而促进细胞凋亡。差异蛋白在细胞死亡、细胞增殖和应激过程显著富集,说明超声辐照在肿瘤细胞内部产生了压力刺激以及肿瘤细胞增殖和死亡的平衡的打破均可能诱发肿瘤细胞死亡机制的启动。结论超声诱导肿瘤细胞凋亡具有潜在的肿瘤治疗潜力,其凋亡发生过程受到多种因素的影响,而部分核心蛋白直接参与超声诱导肿瘤细胞凋亡的过程,分析这些蛋白的功能有利于了解凋亡机制,而在治疗应用中调控这些关键蛋白的表达也能够提高治疗的效率。更多还原