Mol Cell Proteomics. | Proteomics Analysis of Extracellular Matrix Remodeling During Zebrafish Heart Regeneration (解读人：徐宁)

文献名：Proteomics Analysis of Extracellular Matrix Remodeling During Zebrafish Heart Regeneration（斑马鱼心脏再生过程中胞外基质重塑的蛋白质组学分析）

期刊名：MCP

发表时间：（2019年9月）

IF：4.828

单位：

1. 西班牙巴塞罗那再生医学中心
2. 巴塞罗那生物材料和纳米医学网络生物医学研究中心

物种：斑马鱼

技术：非靶向蛋白组学

 

一、 概述：

本研究选取斑马鱼心脏不同再生时期的心室样本，通过所建立一套脱细胞流程富集胞外基质（extracellular matrix, ECM）蛋白，采用LC-MS/MS和QE对成年斑马鱼的心脏ECM蛋白质组进行了表征，揭示了斑马鱼心脏再生过程中ECM蛋白质组的动态变化以及ECM硬度的变化。

 

二、 研究背景：

受到损伤或实验切除后，成年斑马鱼的心脏可以再生。对斑马鱼再生功能的细胞和分子机制的研究已经很多，但对ECM在斑马鱼再生过程的作用还不清楚。而ECM重塑是发育，伤口愈合和再生的关键步骤，因此本研究想要表征成年斑马鱼心脏ECM蛋白组以及其在再生过程中的变化。

 

三、实验设计：

研究材料：斑马鱼。

实验流程：斑马鱼培养--心室摘除，继续培养--处死，心室提取--心脏包埋固定，冷冻切片染色--心室DNA提取，测定浓度--LC-MS测定蛋白质组（对照组、半脱细胞组、全脱细胞组、摘除后7天/14天/30天组）--原子力显微镜检测ECM的刚性。

数据分析：MaxQuant鉴定肽段和蛋白质，Label-free定量

 

四、研究成果：

再生过程中ECM蛋白组成动态变化，在切除心脏7天后的变化最显著。再生过程中，特殊的ECM蛋白显著增加，胶原蛋白和细胞骨架蛋白的数量整体减少，而且ECM的硬度降低。

 

图1 斑马鱼心室正常状态、SDS处理后和脱细胞后

图2 斑马鱼心室正常状态、SDS处理后和脱细胞后蛋白质强度（左：胞外蛋白与胞内蛋白。右：胞外蛋白、胞质蛋白和细胞核蛋白）

斑马鱼心脏脱细胞后，ECM蛋白数量增加，最终多于胞内蛋白数量，且各种蛋白基本保持原来的比例。

图3 斑马鱼心脏蛋白质组GO分析（左：正常心脏。右：脱细胞后）

与正常状态的心脏相比，脱细胞后，斑马鱼心脏有关胞外基质和胞外基质区域的蛋白表达增加。斑马鱼脱细胞后心室蛋白组丰度度最高的三种蛋白是胶原蛋白，纤连蛋白1b和纤维蛋白原。GO分析显示这些ECM蛋白与结合、结构分子活动、受体活动和催化活动息息相关。

 

图4 斑马鱼心脏蛋白质检测

对照组和切除心脏7天、14天、30天后脱细胞检测到96种蛋白质。

 

图5 ECM蛋白在再生过程中显著改变

图6 再生心肌胞外基质的刚度

A-C，脱细胞斑马鱼心肌的明场图像。B’与C’，斑马鱼心脏再生区域的明场图像。A是对照组，B和B’是切除7天后心脏，C和C’是切除14天后心脏。三角形为原子力显微镜悬臂。

刚度是ECM的机械特性，已知它与多种细胞过程有关，如细胞增殖的调节，去分化，迁移和干细胞分化。

 

文章亮点：

1.建立了一套富集胞外基质蛋白的脱细胞流程。

2.表征了成年斑马鱼心脏胞外基质的蛋白质组。

3.揭示了斑马鱼心脏再生过程中胞外基的动态变化。

4.揭示了斑马鱼心脏再生过程中刚度的变化。

 

阅读人：徐宁

原文链接：https://www.mcponline.org/content/18/9/1745

DOI: https://doi.org/10.1074/mcp.RA118.001193