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「青莲客户文献」D2R-DISC1 蛋白复合物和相关蛋白在精神分裂症中发生改变,并通过抗精神病药物治疗正常化

2022-04-13 00:00:00
「青莲客户文献」D2R-DISC1 蛋白复合物和相关蛋白在精神分裂症中发生改变,并通过抗精神病药物治疗正常化
详细介绍:

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文章信息

标题:The D2R-DISC1 protein complex and associated proteins are altered in schizophrenia and normalized with antipsychotic treatment.

期刊:J Psychiatry Neurosci  (IF =6.186)

时间:2022.04




研究背景




DISC1是一个与精神分裂症病因有关的基因,作者发现精神分裂症患者死后脑组织中D2R-DISC1复合物水平升高。




研究目的




1、确定大脑中D2R-DISC1复合物水平的升高是否也反映在血液中,抗精神疾病治疗后能否使精神分裂症患者的D2RDISC1蛋白复合物水平正常化(降低)。

2、对抗精神病药物治疗正常化的高水平D2R-DISC复合物参与者的外周血白细胞进行蛋白质组学筛选,识别与抗精神疾病治疗反应的D2RDISC1相关的其他蛋白和信号通路。




实验样本




自不同医院的3个队列(包括男性和女性)的精神分裂症患者(实验组)和未受影响的对照组的外周血样本




研究内容




首先证实了D2RDISC1蛋白在对照组参与者的外周血白细胞中均有表达,作者将固定数量的D2R抗体与从每个血液样本中提取的等量的蛋白质孵育。DISC1蛋白与D2R蛋白通过D2R抗体免疫共沉淀。然后使用DISC1抗体在Westernblot上可视化免疫共沉淀蛋白来定量D2R-DISC1复合物。在精神分裂症患者的外周血样本中发现了更高水平的D2RDISC1复合物。抗精神病药物治疗12周的血液样本中的D2R-DISC1复合物水平显著降低,这些结果与作者之前在细胞和动物模型系统中的发现相一致。为了验证结果,作者在第二组治疗了8周的上海患者中重复了相同的实验,并得到了类似的结果,与一组患者相同,抗精神病药物的治疗可有效减轻精神分裂症症状。为了进一步重复上述发现,作者检查了在北京安贞医院治疗4周的另一组参与者。结果与上海队列的结果一致,与预处理水平相比,4周抗精神病药物治疗降低了D2R-DISC1复合物水平。治疗后,精神分裂症患者的D2R-DISC1水接近于与未受影响的对照组。这些来自多个队列的数据证实了精神分裂症患者的D2R-DISC1复合物水平升高,并在抗精神病药物治疗后正常化,并伴随症状改善。

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接下来为了寻找与精神分裂症患者抗精神病药物治疗反应相关的其他蛋白,特别是与D2RDISC1相关的蛋白,作者对6名精神分裂症患者在抗精神病药物治疗12周前后的血液样本与6个未受影响的对照组的血液样本进行了蛋白质组学分析。所有检测样本中鉴定出2964个蛋白质。与对照组相比,精神分裂症患者在治疗前有194个蛋白水平显著降低,190个蛋白水平显著升高。经过12周的抗精神病药物治疗后,320个蛋白的水平显著低于治疗前,234个蛋白的水平显著高于治疗前。同样,在12周的治疗后,与对照组相比,精神分裂症患者的285个蛋白水平显著降低,224个蛋白水平显著高于对照组。在这些蛋白中,有99个蛋白在患者治疗前显著升高,并在治疗后显著降低。同样,患者治疗前有87种蛋白较低,治疗后有所增加。其中186种蛋白质(99+87)在精神分裂症患者中发生了改变,并通过抗精神病药物治疗而正常化。

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为了预测和分类已鉴定的蛋白的功能,作者在同源群簇(COG)数据库中进行了功能分析,将蛋白质分为25COG功能分类。前5如下:信号转导机制(T45315.86 %);翻译后修饰、蛋白质周转和伴侣蛋白 (O: 369, 12.92%);常规功能预测 (R: 360, 12.60 %);细胞内运输、分泌和囊泡运输 (U: 259, 9.07%);和细胞骨架 (Z: 181, 6.34 %)

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同时进行了GO富集分析,对具有相似功能和关联的蛋白质进行了分组。治疗后与治疗前相比,精神分裂症患者减少蛋白质的 GO 富集中确定了20个生物过程、13个细胞成分和7个分子功能的前40个术语。在这 40 个 GO 术语中,运输、囊泡介导的运输和信号转导是丰富的 个。来自细胞成分的 GO 术语显示许多蛋白质涉及细胞质、膜和细胞外区域。分子功能组主要富集到针对参与金属离子结合和受体结合的蛋白质。与治疗前相比,精神分裂症患者增加蛋白质的 GO 富集中确定了 20 个生物过程、14 个细胞成分和 个分子功能的前 40 个 GO 术语。在这 40 个术语中,许多蛋白质参与了生物过程,包括转运、信号转导和囊泡介导的转运。与减少蛋白质的 GO 富集结果相似,细胞质、细胞核和膜蛋白是细胞成分的前 个术语。分子功能的 GO 术语是金属离子结合、受体结合和信号转导。

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之后,作者使用KEGG(京都基因和基因组百科全书)数据库进行通路富集分析。将所有的蛋白质都映射到了KEGG数据库中的参考通路上。共参与了312条通路,基于作者之前对D2R-DISC1复合物及其相关下游通路的研究,以及D2R介导的信号通路,重点关注丝裂活化蛋白激酶(MAPK)、环磷酸腺苷(cAMP)PI3K-Akt和多巴胺突触信号通路。而后将参与这些通路的蛋白质上传到 STRING 数据库来绘制蛋白质-蛋白质相互作用网络图,这些蛋白质在治疗前与治疗后的患者中存在差异表达。抗精神病药物的治疗改变了这些通路中的多种蛋白,进一步支持了作者之前和其他研究的结论,即这些通路参与了精神分裂症的病理生理学。

为了进行更集中的分析,作者特别检查了已知的是D2R-DISC1相互作用通路的一部分的蛋白质。根据 BioGRID 和 IntAct 数据库,98 种蛋白质与 D2R 相互作用,在检测中检测到其中的 15 种。这15种蛋白其中有2个在治疗后发生显著改变。这 种蛋白质具体参与 条途径,其中 条显著富集(p < 0.05),包括多巴胺突触途径。同时,作者从数据库和文献中确定了 547 种与 DISC1 直接或间接相互作用的蛋白质。134 种通过质谱检测到,其中23 种通过抗精神病治疗发生显著改变。这 23 种蛋白质具体涉及到 15 条途径,其中 条显著富集。除以上结果外,通过质谱法检测到的蛋白质中MAP2K1MEK1)在精神分裂症患者治疗前(与对照组相比)下调,而在抗精神病药物治疗后上调。为了进一步验证这些结果,作者使用WB确认了队列中上述途径的 MEK1/2 的表达水平。MEK1/2 的变化与质谱结果一致。

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总结




DISC1是一个与精神分裂症病因有关的基因,作者发现精神分裂症患者死后脑组织中D2R-DISC1复合物水平升高。免疫共沉淀实验确定了大脑中D2R-DISC1复合物水平的升高现象也在血液中存在,对精神分裂症患者进行抗精神疾病治疗后,其血液中的D2RDISC1蛋白复合物水平正常化(降低)。而后进一步对治疗前治疗后和对照组进行蛋白组学检测分析,发现与D2RDISC1D2RDISC1复合物相关蛋白和通路。确定了与精神分裂症抗精神病药物治疗相关的其他蛋白质和途径。




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