文献解读 | 蛋白质-转录组联合分析揭示脉络膜新生血管中不同的干扰素-β信号通路和治疗靶点

文献标题：Proteotranscriptomic analyses reveal distinct interferon-beta signaling pathways and therapeutic targets in choroidal neovascularization发表期刊：Frontiers in Immunolog影响因子：7.3发表时间：2023.3.21

导语

脉络膜新生血管形成（CNV）作为一种病理过程，通常沿着脉络膜延伸到视网膜色素上皮（RPE）的下侧，引起出血和渗出。多种病理状况可导致CNV，尤其是新生血管年龄相关性黄斑变性（AMD）。

目前，CNV的确切发病机制尚不清楚，以往的研究表明，CNV 的发生和发展受多种调节因素的影响。然而，CNV 病理生理学中的许多分子成分仍然未知，尤其是在成年人群中。蛋白质组分析被认为是最先进的探索性研究方法之一，可用于发现具有临床意义的新蛋白质生物标记物。蛋白质组学和转录物组学提高了人们对 CNV 的普遍认识，对蛋白质组和转录物组之间关系的更系统研究可能会揭示 CNV 生物学中的新分子改变。

在本研究中，我们构建了激光诱导的CNV小鼠模型，然后结合蛋白质组学和转录组学（即蛋白质转录组）分析，以确定CNV发病所涉及的核心基因，生物过程和信号通路。此外，我们重点关注干扰素β（IFN-β）的功能以及CNV的相关潜在治疗。

研究思路 

研究结果

1. 转录本改变和CNV视网膜中富集的生物学途径

共获得186个差异显著的基因：上调120个，下调66个。如图 1A，各种基因在组间表达不同。为了可视化每个样本中基因的表达谱和组间差异，以热图格式绘制了前20个改变的基因（图1B)。生物过程（BP）GO注释揭示了已识别DEG的功能项目。DEG上调和下调基因表达的富集趋势描述分别在图1C和 D。表达显著上调的DEG是参与细胞发育和MAPK级联调节的DEGs，而表达显著下调的DEG是参与平滑肌收缩和趋化性的DEGs。

分析KEGG数据库以识别视网膜信号通路中的DEG。CNV组基因上调的主要途径包括松弛素信号通路和Th17细胞分化，如图1E.CNV组中下调基因的主要途径包括细胞外基质（ECM）-受体相互作用和Th17细胞分化，如图1F。

2. CNV视网膜中的蛋白质改变和生物途径富集

火山图分析（图 2A） 透露有 104 个 DEP。热图分析 （图2B）显示了前20种变异蛋白，包括CRYAA和FGF2。使用GO富集分析分析蛋白质的不同表达模式。图 2C、D分别显示了上调和下调DEP中BP富集的趋势。显著上调的蛋白质包括那些参与细胞对干扰素-β的反应和先天免疫反应的蛋白质，而显着下调的蛋白质包括那些参与肌肉丝滑动和信号转导的蛋白质。鉴定出的差异蛋白通过KEGG信号通路数据库检索和富集。然后构建气泡图来说明富集的结果（p 值）、富集量和富集指数。如图2E，上调蛋白主要参与信号通路，包括抗原加工和呈递以及Th17细胞分化的信号通路。如图2F，下调蛋白主要是那些参与心肌收缩和紧密连接功能等过程的蛋白。 

3. 转录组学和蛋白质组学的整合

对鉴定出的基因和蛋白质进行匹配分析，确定39个重叠靶点（图 3A），其中16个是协同上调的，13个是协同下调的。此外，相互作用网络中的生物过程涵盖了13种蛋白质（图3B).PPI网络中的关键节点主要涉及上调蛋白，如CRYAA和FGF2。

4. 与昼夜蛋白质组中进餐时间相关的特征

值得注意的是，来自 DRF 小鼠的 1358 个昼夜蛋白中有 28.0% 或 380 个在 ZT20 达到峰值。与此相一致，富集的 DRF 日变化通路在 ZT20 附近达到峰值，包括异生物代谢过程（ZT18）、丝氨酸家族氨基酸代谢过程（ZT19）、细胞激素代谢过程（ZT19）、神经递质代谢过程（ZT20）和单糖生物合成/代谢过程（ZT21）。丰富的 NRF 日间途径从 ZT23 到 ZT1 达到高峰，包括异生物代谢过程（ZT22）、胆固醇生物合成过程调控（ZT23）、蛋白质 N-连接糖基化（ZT23）、脂质储存（ZT24 或 ZT0）和过氧化物酶体组织（ZT1）。在 NRF 小鼠肝脏中发现的这些特征也存在于在恒定黑暗条件下采集的自由进食的小鼠肝脏中。

 研究结论 

本研究汇总了一个全面的多组学资源，用于研究小鼠肝脏在限时喂养条件下的昼夜节律，并探讨了它们在进餐时间逆转时的动态变化。在TRF雌性小鼠肝脏中，44.8%（2139/4778）的磷酸蛋白、37.8%（483/1277）的泛素蛋白、34.3%（1983/5773）的蛋白质、15.7%（196/1252）的N-糖基蛋白和1.9%（24/1286）的琥珀酰蛋白具有节律性。与此相匹配的是，肝脏中 33 个类别的 31.4%（195/622）的节律性脂质。综合分析发现，脂肪酸代谢的时钟调控是TRF调控肝功能的一个关键昼夜特征。基因水平的连接图谱分析也证实了这一点。通路级连接图谱表明，在NRF和DRF作用下，蛋白质磷酸化和N-糖基化分别是肝功能昼夜网络的枢纽。通过诱变研究，我们发现PER2-pSer971能感知体内游离脂肪酸和葡萄糖的可用性。

参考文献

Hu Y, Qi S, Zhuang H, Zhuo Q, Liang Y, Kong H, Zhao C, Zhang S. Proteotranscriptomic analyses reveal distinct interferon-beta signaling pathways and therapeutic targets in choroidal neovascularization. Front Immunol. 2023 Mar 21;14:1163739. doi: 10.3389/fimmu.2023.1163739. PMID: 37025993; PMCID: PMC10071000.