細胞外基質（ECM）是由膠原蛋白、蛋白多糖、彈性蛋白等組成的三維非細胞網絡，幾乎存在于所有的組織中。細胞的形狀、增殖分化、遷移侵襲及信息傳遞等過程都與ECM密切相關，異常的ECM蛋白引發纖維生成和腫瘤病變。由于對ECM中不溶性基質蛋白的提取仍然是一個瓶頸，目前對組織中ECM的病理生理組成和變化的了解是有限的。

徹底去除ECM中的細胞成分是表征ECM不溶性基質蛋白圖譜的關鍵。近日，青蓮百奧合作客戶首都醫科大學附屬北京友誼醫院在《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》上發表了一篇題為“Pipeline for precise insoluble matrisome coverage in tissue extracellular matrices”的研究文章。在這項研究中，提出了使用增強的十二烷基磺酸鈉(E-SDS)用于徹底的組織脫細胞及一套完整的流程，用于準確鑒定和定量高度不溶性ECM基質蛋白以了解ECM的蛋白質組特征。

標題：Pipeline for precise insoluble matrisome coverage in tissue extracellular matrices

期刊：Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

IF：6.064

時間：2023.05

研究背景

研究思路

研究內容

所有經過E-SDS脫細胞的小鼠器官在相對較短的時間內(6 - 48小時)變成白色(脂肪、肝臟、肺和胃)、灰白色(心臟、腎臟和脾臟)或透明(腦和十二指腸)。除腦外，dECM支架在結構上保持了天然器官的形態學和先天顯微結構。與天然器官相比，所有脫細胞的器官都失去了常駐細胞特有的綠色，剩余的dECM支架呈現粉紅色，表明脫細胞成功，ECM大量富集，細胞碎片很少保留。此外，彈性蛋白染色也證實了脫細胞后彈性纖維的富集。E-SDS具有用于小鼠組織或器官脫細胞的潛力，在dECM支架純化具有相對較高的效率。

通過測定天然組織和dECM支架中的核物質。在第1輪脫細胞液中所有組織的DNA含量都很高，而在第二輪脫細胞液中DNA含量急劇下降，說明脫細胞主要發生在第1輪脫細胞。檢測dECM支架中SDS的殘留量，丙酮沉淀前的dECM支架中SDS殘留量較高，而丙酮洗滌后的dECM支架中SDS含量幾乎檢測不到，說明丙酮具有很強的SDS沉淀能力。通過對膠原蛋白特異性免疫染色的3D重建和掃描電鏡分析顯示，來自對照組、纖維化組和纖維化消退組小鼠肝臟的dECM支架中膠原纖維的排列和取向得到了很好的保存。

3.小鼠組織的dECM支架中的高度不溶性基質蛋白組分析

采用Label-free蛋白質組學分析揭示小鼠組織中dECM支架中高度不溶性的基質蛋白。9種dECM支架的基質數與總蛋白數之比為32.8% ~ 50.3%?；|蛋白豐度與總蛋白豐度之比從78.5%到96.2%，表明E-SDS方法可以保留更多的細胞外不溶性蛋白，具有用于廣泛組織中不溶性基質蛋白的質譜分析的潛力。與之前的報道相比，蛋白多糖在所有小鼠組織中的數量多，但在所有dECM支架中，膠原蛋白是豐富的不溶性基質蛋白。

4.不同小鼠組織中不溶性基質蛋白的比較

接下來比較了小鼠組織9種器官中不溶性基質蛋白組成的差異。大多數基質蛋白在所有組織中均表達，而少數蛋白表現出組織特異性。例如，只有腎dECM支架中表達TINAG和MEP1A蛋白；LAMC2、AGRN 和LAMA3蛋白僅在肺dECM支架中發現；TINAGL1和ANXA7蛋白僅在腦dECM支架中發現。除組織特異性外，共有8種膠原蛋白、6種ECM糖蛋白和1種蛋白聚糖在所有組織中以不同的豐度的表達。這些常見的基質蛋白彼此之間高度相互作用，可能構成了小鼠組織中核心的不溶性基質網絡。KEGG功能注釋分析顯示，這些基質蛋白與纖維形成、免疫和增殖等相關，涵蓋了dECM支架的生物學功能。

為了評估E-SDS方法在組織細胞外基質中精準覆蓋不溶性基質的性能，比較了使用E-SDS和Baiocchini的SDS方法的dECM支架。使用E-SDS和Baiocchini的SDS方法獲得的肝dECM支架中各類別基質成分的數量或豐度存在較大差異；相比之下，E-SDS法處理的肝dECM支架中膠原蛋白和糖蛋白的數量和豐度都占多。因此E-SDS方法可能能夠消除更多的ECM相關蛋白、ECM調節因子和ECM支架中的分泌因子。進一步進行免疫熒光染色以驗證LC-MS/MS蛋白質組學的結果，細胞內幾乎檢測不到GAPDH，表明使用兩種SDS方法在肝dECM支架中幾乎沒有保留細胞碎片；由Baiocchini的SDS法處理在肝dECM支架中鑒定出分泌的LOXL1（ECM調節因子）和MAGP1（ECM糖蛋白），而E-SDS方法則沒有；兩種SDS方法均可在肝dECM支架中高度富集ECM結構蛋白，如III型膠原、VI型膠原和彈性蛋白?？偟膩碚f，E-SDS方法結合蛋白質組學分析可以鑒定和定量組織細胞外基質中高度不溶性的基質蛋白。

總結

該研究提出了一個E-SDS脫細胞的流程，該方法對不溶性基質蛋白的提取純度和保留率更高，適用于全局不溶性基質蛋白的表征。相比Baiocchini的SDS方法，該方法成本低，操作簡單，更適用于不溶性基質蛋白。該研究將為組織不溶性基質分析提供一個低成本、簡單、可靠和有效的方法，有助于了解ECM的發現和蛋白質組學研究。

蛋白質組學,糖基化蛋白質組學,多組學聯合分析