神经细胞核蛋白质的动态修饰与功能研究

蛋白质修饰几乎参与了所有细胞的生命活动过程，与多种疾病的发生发展密切相关，是蛋白质动态相互作用和活性调控的重要分子基础。神经退行性病变与DNA或蛋白质的甲基化状态相关，本课题组通过脑蛋白质组的研究发现随着年龄的增长神经细胞核蛋白质组存在明显的表达和修饰变化，但对于核蛋白质表达及其修饰变化，特别是针对衰老进程中细胞核蛋白质的动态修饰与功能关系尚无系统的研究。本研究拟利用稳定同位素标记和高灵敏度生物质谱鉴定相结合的蛋白质组学方法探讨核蛋白质组表达变化和组蛋白修饰密码的组成，发现新的修饰类型，定量分析不同生长阶段神经元细胞核组蛋白修饰和DNA甲基化的动态变化，获得差异蛋白质所涉及的关键信号转导途径，阐明核蛋白质修饰的调控规律，鉴定出１－２个关键核蛋白质修饰类型与可用于新药开发的重要靶标，为深入揭示神经系统退行性病变等重大疾病的发病机制，开发基于蛋白质修饰的和信号转导途径的治疗药物打下坚实的基础。

蛋白质修饰与细胞功能密切相关，本课题主要针对神经细胞核蛋白质的动态修饰与功能关系利用定量蛋白质组学技术进行了初步研究。由于蛋白质组的复杂性和翻译后修饰的动态性，低含量和极低含量蛋白质难于检测；蛋白质高可信度鉴定成为蛋白质组研究的主要瓶颈。本课题首先建立了正电荷衍生结合De Novo从头测序高可信度鉴定多肽序列的新技术方法，利用神经干细胞定向诱导分化模型、SILAC稳定同位素标记技术和高精确度质谱鉴定技术，通过定量时使用一级谱图中多个时间点和多个同位素峰的强度信息、轻链和重链所有峰面积比值获得更为准确的定量信息。我们对神经干细胞H3和H4上的翻译后修饰形式进行了初步分析：在H3上发现5个新的修饰组合、在H4上发现了6个新的修饰组合。Nano-LC LTQ-Orbitrap MS鉴定后发现神经干细胞组蛋白H4 N-端多肽GKGGKGLGKGGAKR上存在多种翻译后修饰组合形式，其中有2个新的甲基化位点，发现神经干细胞分化后组蛋白乙酰化修饰水平降低，研究结果为组蛋白修饰密码的解析奠定了方法学基础。培养研究生4名，发表论文9篇，尚有3篇待发表。