无标记蛋白质组学揭示秀丽隐杆线虫dvIs2(CL2006)阿尔茨海默病模型与人类AD脑的保守分子特征

这篇研究通过无标记蛋白质组学技术，首次系统表征了表达Aβ1-42肽的秀丽隐杆线虫dvIs2(CL2006)阿尔茨海默病(AD)模型，鉴定出543个差异表达蛋白(DEPs)。通过跨物种比较分析发现29个上调蛋白和24个下调蛋白与人类AD患者微阵列数据存在保守关联，关键调控因子eEF-2在人类和线虫网络中均处于核心地位。研究揭示了蛋白质重折叠、分子伴侣、泛素化系统及糖代谢通路的异常激活，为AD机制研究和药物筛选提供了重要模型依据。

　　

ABSTRACT

阿尔茨海默病(AD)作为最常见的痴呆类型，其复杂的分子机制使得动物模型成为研究关键。本研究首次对组成性表达Aβ_1-42肽的转基因线虫dvIs2(CL2006)进行蛋白质组学分析，通过跨物种比较揭示了与人类AD保守的分子特征。

材料与方法

采用LC-MS/MS技术对L4期线虫进行蛋白质组检测，通过ImaGEO整合分析GSE48350等三个人类AD微阵列数据集。运用STRING构建蛋白质相互作用网络(PPI)，CytoHubba鉴定关键节点，Ortholist筛选跨物种直系同源基因。

结果与讨论

蛋白质组特征

在dvIs2(CL2006)中鉴定到543个DEPs（250上调/220下调），主成分分析显示组间显著分离（PC1=91%）。热休克蛋白HSP-16.41/25/16.48等显著上调，与人类AD中αB-crystallin变化趋势一致。泛素结合酶UBC-13上调反映蛋白质稳态失衡，而苹果酸脱氢酶MDH-2下调提示三羧酸循环障碍。

保守通路分析

基因本体(GO)富集显示：

• 生物过程：蛋白质重折叠（p<0.0001）、肌肉收缩

• 分子功能：未折叠蛋白结合（GO:0051082）、连接酶活性

• KEGG通路：丙酮酸代谢（cel00620）、碳代谢

网络拓扑分析

人类AD网络中发现TP53/EGFR/eEF2等6个核心调控因子。线虫PPI网络关键节点eEF-2（下调）在两种物种中均处于调控中心，其氨基酸序列相似度达78.74%。模块分析显示：

• 模块1（score=22.8）：含eEF-2和核糖体蛋白RPL-2

• 模块3：含分子伴侣CCT-1和脯氨酸合成酶ALH-13

• 模块5：糖酵解酶ENOL-1和TPI-1聚集

机制探讨

1. 蛋白质稳态失衡：Aβ聚集触发HSPs上调，但无法完全抑制纤维形成

2. 翻译抑制：eEF-2下调可能激活整合应激反应(ISR)

3. 代谢重编程：线粒体损伤导致糖酵解酶代偿性升高

4. 氧化应激：ALH-13上调可能通过脯氨酸合成抵抗氧化损伤

结论与展望

该研究首次建立dvIs2(CL2006)的蛋白质组图谱，揭示其与人类AD共享的保守分子特征，特别是eEF-2的核心调控作用。未来可结合荧光报告系统动态监测Aβ聚集过程，或通过CRISPR编辑构建更精准的神经特异性AD模型。尽管存在寿命缩短等局限性，该模型在药物筛选和机制研究方面仍具有独特优势。