IF 13.3的SCI文章发表一点都不容易
2019-06-18
中科新生命
3062文章利用LC-MS/MS技术及其他生理生化实验，研究MHA对于骨细胞增殖的作用机制，并构建绘制了系统的调控模型。文章发表在2017年ACS NANO杂志（IF: 13.3）。中科新生命，成立于2004年，专注于质谱技术方法在科技服务、生物医药、精准医疗领域的应用开发。12年质谱服务经验，每年处理本数超万例，通过与中科院的技术合作及企业研发团队的自主创新，致力成为您最具价值的生物技术合作伙伴。
关键词：LC-MS/MS，纳米磁性材料，细胞增殖
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Protein Corona of Magnetic Hydroxyapatite Scaffold ImprovesCell Proliferation via Activation of Mitogen-Activated Protein Kinase SignalingPathway
ACS Nano , DOI: 10.1021/acsnano.6b08193
研究背景
在过去的数十年里，应用磁性纳米生物材料来促进细胞增殖是极为重要的治疗策略。纳米材料进入机体与活细胞接触时，不可避免会吸附体液中的蛋白质分子，蛋白质会立即覆盖纳米物质表面，形成纳米材料-蛋白质冠冕(nanoparticle-proteincorona)。但纳米材料的生物学效应及其如何促进细胞增殖的具体机制尚未阐明。本文拟通过研究多孔羟基磷灰石生物材料(HA)和纳米磁性多孔羟基磷灰石生物材料(MHA)上蛋白质冠冕的形成进而阐明其调控细胞增殖的作用机制。
样本来源
HA及MHA不同条件处理的MC3T3-E1细胞
研究技术
LC-MS/MS及BCA、WB、Elisa、电镜观察等常规实验
研究结果
1. HA和MHA对成骨细胞的增殖作用
文章通过CCK8实验和共聚焦激光扫描显微镜观察HA和MHA对MC3T3-E1细胞的增殖作用，结果表明，与HA相比，MHA能够显著促进MC3T3-E1细胞的增殖。
HA和MHA对MC3T3-E1细胞的增殖
2. 结合质谱技术对蛋白质冠冕研究的体外实验
为了验证蛋白质冠冕在细胞反应中的重要的作用，将HA和MHA分别在37℃牛血清、细胞培养上清、细胞培养上清+牛血清中培养24h，然后对其表面吸附的蛋白进行SDS-PAGE胶分析，结果发现，HA样本容易吸附高分子量蛋白 (Mw > 75kDa) , 而MHA更易吸附小分子量蛋白(Mw< 25 kDa), 表明磁性纳米粒子对于蛋白分布的重要影响。
结合LC-MS/MS分析发现，磁性纳米粒子能够引起吸附蛋白的明显变化；另外，生物信息学分析结果表明，MHA与HA吸附的蛋白数目基本一致，但种类差别很大，尤其是跟细胞增殖、钙离子/铁离子信号传导、G-蛋白偶联受体、MAPK/ERK信号通路的级联受体相关的蛋白在MHA组的占比更大；以上结果表明，MHA通过促进与钙离子/铁离子信号传导、G-蛋白偶联受体、MAPK/ERK信号通路相关蛋白的吸附，最终影响了细胞的功能。
HA和MHA不同处理条件下结合蛋白的热图分析
HA和MHA不同处理条件下结合蛋白的韦恩图分析
HA和MHA不同处理条件下结合蛋白的种类分析
3. 蛋白质冠冕研究的体内实验
首先构建SD大鼠模型的骨骼缺陷模型，然后分别进行HA和MHA植入手术，同样利用BCA,SDS-PAGE, LC-MS/MS等技术手段对结合蛋白进行分析，其结果基本与体内实验一致。
4. MAPK/ERK信号通路对细胞增殖的重要作用
为了研究上述哪一个在细胞增殖中作用更显著，接下来通过Elisa以及WB实验对MAPK/ERK信号通路中促进细胞增殖的关键蛋白进行检测，结果表明，MHA中MEK1/2的高丰度表达能够显著促进细胞增殖作用。
经HA 和MHA孵育的MC3T3-E1细胞的MAPK/ERK信号通路中促进细胞增殖关键蛋白的表达水平
5. Ca2+对MHA介导的细胞增殖作用相对较小
钙离子信号传导依赖于钙调蛋白的参与，利用ELISA实验对钙调蛋白的表达水平进行检测发现，与HA相比，MHA对于钙调蛋白的表达水平并未显著增加；同样，用钙调蛋白抑制剂处理后，未能显著抑制细胞增殖，也未能明显抑制MEK1/2 和 ERK1/2的表达水平。以上结果表明，钙离子对于细胞增殖促进作用效果有限。
研究结论
MHA对骨细胞增殖作用机制的系统调控模型
文章利用LC-MS/MS技术及其他生理生化实验，研究MHA对于骨细胞增殖的作用机制，并构建绘制了系统的调控模型。具体来说，MHA通过吸附大量的MAPK信号通路受体，来促进MAPK/ERK信号通路的激活，进而促进细胞增殖。当前的发现对磁性纳米材料促进骨再生细胞增殖的研究奠定了很好的基础，也为纳米磁性材料的临床应用搭建了良好的框架。
