氨基酸的代谢库
小肠蛋白质组学联合血清代谢组学揭示T2DM中华仓鼠氨基酸代谢紊乱
● 期刊：Journal of Proteomics
● 发表时间：2020-05
研究背景
2型糖尿病（T2DM）是一种以高血糖症为特征的代谢紊乱，伴有代谢紊乱，胰岛素抵抗（IR），其机理研究通常是基于啮齿动物模型。中国仓鼠有自发性T2DM非肥胖动物模型的特征，用于研究糖尿病发病机理和分子机制的潜在价值。自发的T2DM中华仓鼠模型是独特的，因为它不肥胖，发病晚，并且是先天性的。虽然糖尿病仓鼠中的胰岛β细胞仍在合成并释放胰岛素来应对血糖升高，但是它表现出的葡萄糖耐受不足，胰岛素敏感性降低，高血糖对胰岛细胞的持续刺激发生IR及代谢异常，这些特征与T2DM患者很相似。因此，该模型在非肥胖研究中具有潜在价值。
研究路线
作者基于FBGM(fast blood glucose monitoring) 将入组的T2DM模型中华仓鼠按根据FBG分为control组与diabetes组（control, n=4; diabetes, n=4），及通过OGTT（oral glucose tolerance test）确保选取的中华仓鼠符合后续的检测实验；取入组中华仓鼠的小肠组织及对应的血清样本，分别做基于LC-MS/MS蛋白质组学和GC-MS/MS代谢组学检测，对获取到的差异蛋白质与差异代谢物进行生信学联合分析，并对其中的关键蛋白WB验证，从而得到中华仓鼠T2DM模型代谢紊乱的相关机制。
研究结果
1.T2DM中华仓鼠的表型特点
中国仓鼠是T2DM的自发模型，从三个月大的血糖变化开始，在12个月大时开始患上糖尿病 。比较diabetic 仓鼠和non-diabetic 对照组，FBG结果显示，diabetic仓鼠FBG水平高于对照组，OGTT结果显示，在30min时，diabetic仓鼠糖耐量明显受损。
2.Diabetic仓鼠小肠组织样本差异蛋白质鉴定与功能富集分析
最终检测到231种差异蛋白，其中117种蛋白表达上调，96种蛋白质表达下调；这些差异蛋白质主要与糖脂与氨基酸代谢，胰岛素分泌及胰岛素抵抗有关。Biological Process分类发现，diabetic仓鼠有多种biological processes出现异常，例如血小板活化，乙醇生物合成和凝血；Molecular Function分类发现，大多数差异蛋白与酶活性有关；KEGG信号通路分析发现，大多数显著差异的信号通路与亚麻油酸，甘氨酸，丝氨酸及苏氨酸代谢，糖脂与蛋白质消化吸收有关。从而说明diabetic仓鼠多种代谢通路发生了异常。
3.对两组仓鼠的血清样本进行代谢组学分析
在总共鉴定到的251种代谢物中，14种有明显差异，包括10种氨基酸，1种脂肪酸和3种有机酸，其中除了4-羟基苯甲酸，其余13种都相较于对照组浓度上升。在diabetic仓鼠中以下代谢途径发生了显着变化：谷胱甘肽代谢，苯丙氨酸，酪氨酸和色氨酸的生物合成，精氨酸和脯氨酸代谢。这些结果说明，diabetic仓鼠主要是氨基酸代谢发生了明显异常。
4.代谢组学与蛋白质组学联合分析
层次聚类分析结果显示，相比于对战组，diabetic仓鼠在以下代谢途径发生了显着变化：谷胱甘肽代谢，苯丙氨酸，酪氨酸和色氨酸的生物合成，精氨酸和脯氨酸代谢，这些结果表明diabetic中国仓鼠在氨基酸代谢发生了明显异常。
5.对中华仓鼠小肠组织中关键蛋白丰度验证
WB结果显示，与对照组相比，PGAM1, PHGDH, GATM, CTH与CBS的表达含量明显上调，这与LC-MS/MS的结果一致。
研究结论
作者通过对小肠进行蛋白质组学分析，结合仓鼠血清的代谢组学分析对中华仓鼠作为T2DM模型的可行性进行了验证。作者从分子角度对该模型的特征进行了评价。此外，作者发现在T2DM的发生和发展过程中，该模型的代谢异常现象尤其突出，尤其是氨基酸的代谢。这些发现不仅提供基本数据以支持中华仓鼠T2DM模型的广泛应用，也为探索T2DM相关的机制提供了新的视角。
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迈维代谢
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武汉迈特维尔生物科技有限公司（简称“迈维代谢”）位于武汉国家生物产业基地–光谷生物城，专注于提供领先的代谢组学技术开发及服务。迈维代谢创新了“广泛靶向代谢组”技术，基于“代谢组+基因组+转录组”多组学研究方案，近年来以通讯作者身份在Cell、Nature Communications 、Nature Genetics 、PNAS等国际学术期刊发表多篇论文，引领基因组时代的代谢生物学研究新方向。
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