基于iTRAQ定量蛋白质组学技术探讨氟骨症的关键蛋白标志物及其功能

Skeletal fluorosis is the main lesion of endemic fluorosis, and can damage the life quality and working capacity of the residents living in the endemic areas. But it is regretful that the mechanism of skeletal fluorosis is not entirely clear so far. In this project, proteomic techniques, animal experiment, molecular cell biology methods, and epidemiology research will be used to identify the protein-markers of skeletal fluorosis. Three parts will be included in this study: (1) First of all, rats will be fed with fluoride to simulate fluorosis model. Then blood and bone will be analyzed about differential expression of protein with iTRAQ-based quantitative proteomic. After differential proteomics results of blood, bone and cell being compared，protein-markers representing bone damage will be identified for the following study. （2）Techniques of small interference RNA, over expression, co-immunoprecipitation will be used to research the function of the proteins and their pathway at cell level. (3) Further, protein-markers will be verified with the epidemiology methods. Through the studies mentioned above, the important protein-markers for skeletal fluorosis will be obtained. This project will contribute practical value and theoretical significance to the process in exploring the molecular mechanism of skeletal fluorosis, especially in the aspects of finding molecular therapeutic target and diagnosis biomarkers.

氟骨症是地方性氟中毒的主要特征性病变，发病机理尚未阐明。本项目将在前期研究的基础上，结合蛋白组学技术、动物实验、细胞分子生物学、人群研究，探讨氟骨症的差异蛋白质表达谱及某些关键蛋白标志物的功能。研究内容包括：（1）复制氟中毒动物模型，采用iTRAQ标记，高效液相色谱分离，精确质量四极杆飞行时间串联质谱技术对氟中毒大鼠和正常对照大鼠的血清和骨组织的蛋白质进行差异表达分析。对比血液和骨骼以及前期研究中的细胞水平的差异蛋白组学结果，初步筛选出组织特异性的骨骼损伤关键蛋白标志物。（2） 采用siRNA干扰、过表达、免疫共沉淀等技术进一步在细胞水平对筛选出来的蛋白分子及其通路进行功能研究。（3）在人群水平对筛选出来的标志物进行识别、验证，最终获得有价值的关键蛋白标志物。对于进一步揭示氟骨症发生的分子机制，探索分子治疗靶点和血清诊断标志物具有重大理论意义和实际应用价值。

氟骨症是地方性氟中毒的主要特征性病变，发病机理尚未阐明。本项目在前期研究的基础上，结合蛋白组学技术、动物实验、细胞分子生物学、人群研究，探讨氟骨症的差异蛋白质表达谱及某些关键蛋白标志物的功能。研究内容包括：（1）复制氟中毒动物模型，采用iTRAQ标记，高效液相色谱分离，精确质量四极杆飞行时间串联质谱技术对氟中毒大鼠和正常对照大鼠的血清和骨组织的蛋白质进行差异表达分析。对比血液和骨骼以及前期研究中的细胞水平的差异蛋白组学结果，初步筛选出组织特异性的骨骼损伤关键蛋白标志物。（2） 在细胞水平对筛选出来的蛋白分子及其通路进行功能研究。（3）在人群水平对筛选出来的标志物进行识别、验证，对于进一步揭示氟骨症发生的分子机制，探索分子治疗靶点和血清诊断标志物具有重大理论意义和实际应用价值。研究结果表明：（1）以血清为研究对象，共鉴定到蛋白432个，以差异倍数≥1.2倍或≤0.83倍，且p≤0.05为筛选条件，共鉴定到差异蛋白36个。以骨组织为研究对象，鉴定到2647个蛋白，其中肽段大于1有1996个，1920个有定量信息，172个显示P -Value。与对照组比较，符合标准的差异蛋白共有63个，其中低氟组差异蛋白共13个（3个显著上调、10个显著下调），中氟组差异蛋白共35个（10个显著上调、25个显著下调），高氟组差异蛋白共33个（20个显著上调，13个显著下调）。（2）以TGF-B家族的分子进行了细胞水平研究，发现BMP-2和BMP-3分子在氟骨症中可能发挥作用。（3）对筛选出来的C9、KNG2、A2M分子进行了人群水平的识别、验证，未获得有统计学差异的结果。本项目筛选到了较多的差异蛋白，并在细胞水平作了验证，但是人群水平的验证未出阳性结果，我们将重新优化实验方案再做。