Mol Cell Proteomics. | Proteomics Analysis of Extracellular Matrix Remodeling During Zebrafish Heart

Posted 2020-11-13 ilifeiscience

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