双向凝胶电泳和二维色谱技术检测大肠癌蛋白质谱的意义

双向凝胶电泳和二维色谱技术检测大肠癌蛋白质谱的意义

李

峰

师庆红

张晓静何成彦赵丽纯

1

郭宏华（吉林大学中日联谊医院，吉林长春130033）

〔摘

要〕目的

利用双向凝胶电泳和二维色谱技术分析Dukes B 期大肠癌肿瘤与癌旁组织蛋白质差异，为大肠癌的早期诊断、生物学治疗寻

找新的靶点。方法①双向凝胶电泳技术和质谱技术鉴定大肠癌肿瘤与癌旁组织的差异蛋白质组；②二维色谱技术和质谱技术鉴定大肠癌肿瘤与

癌旁组织的差异蛋白质组。结果在大肠癌肿瘤组织与癌旁组织差异蛋白中两种技术路线有13个蛋白得到一致的鉴定结果，其中在肿瘤组织中表

达上调的有7个，表达下调的有6个。结论

两种技术路线共同鉴定出的差异蛋白质是有意义的，对研究大肠癌的发病、转移及复发机制提供了依

据和方向。

〔关键词〕双向凝胶电泳；二维色谱技术；质谱；大肠癌；蛋白质组学〔中图分类号〕R735

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1005-9202（2012）03-0497-03；doi ：10.3969/j.issn.1005-9202.2012.03.026

基金项目：吉林省科技厅资助项目（No.20100742，

200705387，20050702-4，20090461）

1

吉林大学药学院

通讯作者：郭宏华（1964-），女，副教授，副主任医师，硕士生导师，主要

从事消化道肿瘤的发病机制及治疗研究。

第一作者：李

峰（1979-），女，在读硕士，主要从事肿瘤分子生物学研

究。

大肠癌（colon cancer ）是一种常见的消化道恶性肿瘤，死亡率在世界范围内居各种肿瘤的第三位，在西方居第二位，并且发病率和死亡率均有逐年上升的趋势

〔1，2〕

。大肠癌的发生和发

展受到基因和环境等多种因素的影响，其病理机制复杂，从单一的基因突变和分子通道的变化难以全面理解大肠癌的发生机制。蛋白质组学是近年来发展起来的新兴学科，已经广泛应

用于肿瘤研究的诸多方面。本文拟采用双向凝胶电泳和二维色谱技术分析Dukes B 期大肠癌肿瘤与癌旁组织蛋白质的差异性，为大肠癌的早期诊断、生物学治疗寻找新的靶点。1材料与方法1.1

组织标本

收集吉林大学中日联谊医院手术治疗的大肠

癌患者18例，年龄49 78岁，其中男13人，女5人。在手术中获得的癌组织均是新鲜标本。所获得的癌旁正常组织均距离癌边缘10cm 之外、切缘正常组织，并且所取的正常组织标本均是在癌组织上端。标本离体后立即取材，生理盐水冲洗，放入液氮冷冻，

－80ħ保存。病人术前未接受任何治疗。取部分组织标本进行石蜡包埋、切片、HE 常规染色，病理学检查证实组织类型，均是Dukes B 腺癌

。

1.2主要试剂载体两性电解质（Bio-Lyte 3-10）、IPG 预制胶条（pH3 10，17cm ；pH5 8，17cm ）、矿物油、碘代乙酰胺（IAA ）购自Bio-Rad 公司（Hercules ，CA ，USA ）。尿素、硫脲、精胺、蔗糖、甘油、三羟甲基氨基甲烷、3-〔（3-胆酰胺丙基）-二乙胺〕-丙磺酸（CHAPS ）、丙烯酰胺、N ，N ，N'，N'-四甲基乙二胺（TMED ）、甘氨酸、十二烷基磺酸钠（SDS ）、溴酚蓝、考马斯亮蓝G-250、苯甲基磺酰氟（PMSF ）购于Sigma 公司（St Louis ，MO ，USA ）。低熔点琼脂糖、甲叉双丙烯酰胺、DTT 、TPCK 修饰的测序级胰酶购自Promega 公司。过硫酸铵、

碳酸氢氨、硝酸银、甲醛、乙醇、硫代硫酸钠、冰乙酸为国产分析纯。蛋白质定量试剂盒（RC DC Protein Assay Kit ）购于Bio-Rad 公司。1.3方法

1.3.1

双向凝胶电泳技术和质谱技术鉴定大肠癌肿瘤与癌旁

组织的差异蛋白质组

利用裂解缓冲液制备肿瘤组织与癌旁

组织总蛋白，然后分别取肿瘤组织与癌旁组织总蛋白各1mg ，分别加入水化上样缓冲液至终体积300μl 。经pH 3 10等电聚焦分离和SDS-PAGE 电泳分离后，考马斯亮蓝染色，利用PDQUEST 软件对电泳图像进行分析、剪切，建立匹配组并进行归一化处理。最后建立分析组，比较匹配点之间光吸收度的差异，获得肿瘤组织与癌旁组织总蛋白质的差异蛋白表达谱。1.3.2

二维色谱技术和质谱技术鉴定大肠癌肿瘤与癌旁组织

的差异蛋白质组

首先利用裂解缓冲液制备肿瘤组织总蛋白，

然后分别用25mmol /L NH 4HCO 3稀释，使尿素浓度低于2mmol /L 。经酶解后，将酶解产物进行二维液相色谱与质谱联用分析，得到肿瘤组织酶解混合物的多肽质谱数据。2结

果

2.1

双向凝胶电泳技术和质谱技术

2.1.1肿瘤组织与癌旁组织的差异蛋白表达谱肿瘤组可分

离（614ʃ36）个蛋白点，癌旁组可分离（682ʃ24）个蛋白点，匹配率为83.3%。其中肿瘤组织中21个蛋白质点的表达量有显著差异，其中有14个表达上调，有7个表达下调。2.1.2

21个差异蛋白质点的质谱鉴定

直接切取21个差异

蛋白质点，进行胶内酶切和肽段提取。然后在MALDI-TOF-TOF （DE STR ，

Applied Bio systems ）质谱仪上进行肽质量指纹分析。将得到的数据用Mascot 检索引擎在Swiss Prot 数据库中进行检索，对21个蛋白质点进行鉴定。2.2二维色谱技术和质谱技术

2.2.1肿瘤组织总蛋白酶解混合物二维色谱与质谱联用分析共鉴定29825个多肽序列，得到860个蛋白质的鉴定数据。2.2.2癌旁组织总蛋白的二维色谱与质谱联用分析共鉴定

了40388个多肽序列，共得到549个蛋白质的鉴定数据。

2.2.3

肿瘤与癌旁组织差异蛋白质的质谱分析

应用实验中

每个蛋白的图谱评价其丰度。对于在不同样品中丰度发生变化的蛋白，其谱图数变化必须满足以下原则：①两个样品中谱图数的比值≥1；②两个样品中谱图数的差值≥72（平均每次实验差值为24）。为评价上述方法用于鉴别蛋白丰度变化的假阳性率，每个样品进行3次实验，然后比较结果，相应假阳性率为2.13%。将肿瘤与癌旁组织的蛋白质组分析的结果进行比对，依据上述评价原则及标准得到44个蛋白质具有显著差异，其中肿瘤组织中21个蛋白表达上调，23个蛋白表达下调。2.3

双向凝胶电泳和二维色谱技术的对比

在大肠癌肿瘤组

织与癌旁组织差异蛋白中有13个蛋白得到一致的鉴定结果，其中在肿瘤组织中表达上调的蛋白有7个，表达下调的蛋白有6个。见表1。

表1

肿瘤组织表达上调（A1 A7）和下调（B1 B6）的蛋白质鉴定结果

蛋白点蛋白质ID 蛋白质名称

分子量（kD ）等电点Mascot 评分

匹配率（%）

匹配的多肽数

A1Q670S4血红蛋白Lepore-Baltimore （片段）11.4591 6.21126678A2P1080960kD 线粒体热休克蛋白

61.0546 5.59855922A3P25705线粒体ATP 合酶59.75069.48925318A4P05783角蛋白，

I 型cytoskeletal 1848.0578 5.21654215A5P30101蛋白质disulfide-isomerase A356.7824 5.95823616A6P06733烯醇化酶47.16897.161328513A7P06748核磷蛋白亚型132.575 4.49714510B1O15061Desmuslin 亚型1

172.7675 4.9678172.7675 4.96B2Q01995Transgelin 22.61099.2810522.61099.28B3P17661结蛋白53.5357 5.078653.5357 5.07B4P51911钙调理蛋白133.17049.4213233.17049.42B5P04792热休克蛋白β22.7825 5.977122.7825 5.97B6

P18206

纽蛋白亚型2

123.7993

5.39

86

123.7993

5.39

3讨论双向凝胶电泳和二维色谱一直是目前蛋白质组学的两大重要分离技术，双向凝胶电泳作为传统的技术手段由于其价格

较低、易于操作等特性，一直被大多数实验室所采用

〔3，4〕

。但是

一些特殊的蛋白质，如：强碱、强酸，过大、过小以及膜蛋白质，现在还不能用双向凝胶电泳方法进行分离，所以需要发展其他

·894·中国老年学杂志2012年2月第32卷