MCP|BFY|Proteome Analysis of Human Neutrophil Granulocytes From Patients With Monogenic Disease Using Data-independent Acquisition（单基因疾病患者中性粒细胞的DIA蛋白质组分析）

文献名：Proteome Analysis of Human Neutrophil Granulocytes From Patients With Monogenic Disease Using Data-independent Acquisition（单基因疾病患者中性粒细胞的DIA蛋白质组分析）

期刊名：Mol Cell Proteomics

发表时间： （2019年4月）

IF：5.232

单位：

1. 德国柏林工业大学生物技术研究所
2. 德国慕尼黑 Dr.vonHauner儿童医院

物种：人类中性粒细胞

技术：DIA蛋白质组学

 

一、 概述：

本文选取68例健康个体和16例罕见单基因疾病（慢性肉芽肿病CGD、严重中性粒细胞减少症SCN、白细胞黏附缺陷症LAD）患者的高纯度中性粒细胞，采用数据非依赖采集的蛋白质组学方法，在每个样本中量化了4154个蛋白。中性粒细胞弹性酶基因ELANE突变显示出较大的中性粒细胞蛋白质组变化，而慢性肉芽肿病和白细胞粘附缺陷对相应的中性粒细胞蛋白质组变化不大。此外，利用蛋白质组学指导有针对性的基因检测，以解决两个未确定的遗传原因的临床病例，突出了基于质谱的临床诊断的实用性。

二、 研究背景：

中性粒细胞是先天免疫和组织再生的重要介质。罕见的中性粒细胞疾病可能影响其分化和（或）功能。然而目前缺乏有效的诊断测试来评估中性粒细胞在这些疾病中的作用。本文旨系统地分析来自不同单基因疾病患者的中性粒细胞的蛋白质组变化，并证明下一代蛋白质组学在指导临床基因诊断方面的有用性。

三、实验设计：

四、研究成果：

1、建立了DIA质谱法获得的高纯度和高质量中性粒细胞蛋白质组样品的工作流程，可以快速分析中性粒细胞（图A）。图B显示了分离出纯度> 99％的中性粒细胞。为了估计蛋白质表达的可变性，本文比较了跨越几个月的三个不同时间点的相同健康个体的蛋白质组，结果显示了生物重复之间的高水平相关性（图C）。主成分分析表明使用完整蛋白质表达谱能良好地分离健康和患病个体（图D）。

2、本文对22个健康个体中性粒细胞样本的转录组进行测序，并比较了累积蛋白质和蛋白质编码转录组丰度（图A）。结果发现，只有7种蛋白质占蛋白质总拷贝数的50％，这表明中性粒细胞蛋白质组由极少数高表达蛋白质支配，并且高表达的蛋白质编码转录物不对应于高表达的蛋白质（图2B，2C），mRNA和蛋白质水平之间没有相关性（Pearson相关系数为0.00，图2D）。

3、SCN，CGD和LAD中性粒细胞的差异蛋白表达：如图A、C、E所示，ELANE突变的嗜中性粒细胞显示出71个低表达蛋白质和159个过表达蛋白质，CGD患者有23个低表达蛋白质和50个过表达蛋白质，LAD患者有6个低表达蛋白质和7个过表达蛋白质（p值<0.01）。图B、D、F分别展示了6种显著差异表达的蛋白质。

4、SCN - ELANE，CGD和LAD中差异表达蛋白的相似性比较（图G），结果显示了除了一个LAD2病例外，患者样本根据其临床表型按预期聚集在一起。从热图中能观察到多个不同的蛋白质簇，如干扰素1反应途径（STAT2，MX1，MX2，TRIM22，IFIT3），在四个CGD病例、一个LAD1病例和一个SCN病例过度表达，但在其他SCN病例和其他两个LAD病例中基本没有变化。所有患者中性粒细胞均显示CAMP，CRISP3，AZU1低表达，SCN病例表现出最强烈的差异。此外，还观察到三种疾病之间仅有一个低表达蛋白质的重叠（图H）。

5、蛋白质组对两例基因原因不明的患者指导了有针对性的基因诊断，并发现了潜在的基因组突变。NCF1、RAB27A蛋白及其相互作用配偶体SYTL1的显着低表达（图A，B）。由于人类基因组含有两个具有99％序列同源性的NCF1-假基因，可以使用基因和假基因特异性探针，在健康对照细胞中检测到两个正常NCF1等位基因和四个NCF1假基因等位基因，但是在患者CGD6中仅检测到假基因（图4C，），注意健康对照中的两个正常NCF1等位基因（产物大小204bp）和4个NCF1假基因等位基因（产物大小202bp）。

文章亮点（与产品的结合点）：

1、对罕见单基因疾病患者中性粒细胞采用数据非依赖采集的蛋白质组学方法，并结合RNA测序、Sanger测序等；

2、利用蛋白质组学技术指导对常规临床诊断结果不确定的患者进行有针对性的遗传诊断。

阅读人：卜繁宇