利用定量磷酸化蛋白质组学技术研究DUSP2及其底物在免疫炎症反应中的调控机制

Immune system is the security system of human body, which can recognize and clear the external antigens and internal harmful materials. However, hyperfunction of immune system will damage the normal organs and tissues. Immunoregulation is very important for maintaining the stability of immune system. DUSP2 is a phosphatase, which can regulate inflammatory immune response by dephosphorylating JNK, p38 and ERK. Currently, the studies on regulation of inflammatory immune response by DUSP2 are focused on MAPK signaling pathway. Now, with the development of mass spectrometry, more and more attentions have been paid to proteomics. It has many advances in studying post-translational modifications such as phosphorylation. We previously constructed the DUSP2-/- mouse and induced the model of colonitis by dextran sulfate sodium. We plan to use previously established phosphopeptide enrichment method and label-free quantitative proteomic technology to analyze the phosphoproteome of the colon of DUSP2-/- mouse. The project aims to find specific substrates of DUSP2 and further study their functions in inflammatory immune response, which can provide valuable information for studying the mechanism of immunoregulation.

免疫系统是人体的保卫系统，它可以识别和清除外来入侵的抗原和体内的有害成分。但其功能的亢进也会导致自身器官和组织的伤害。因此，免疫调节对于维持免疫系统的稳定性非常重要。DUSP2是一种磷酸酶，它可以通过调节JNK，p38和ERK的活性来调控免疫炎症反应。但是对DUSP2参与免疫炎症反应的研究主要集中于MAPK信号通路。随着质谱技术的发展，蛋白质组学受到研究者们越来越多的重视。特别是在对翻译后修饰的研究中，比如磷酸化，蛋白质组学有许多的优势。本项目前期建立了DUSP2-/-小鼠，并利用葡聚糖硫酸钠诱导建立了结肠炎模型。本项目利用前期建立的磷酸化肽段富集方法和无标记定量的蛋白质组学技术，对DUSP2-/-小鼠的结肠组织进行定量磷酸化蛋白质组学的研究，期望找到DUSP2的特异性底物，并进一步研究它们在免疫炎症反应中的作用，为揭示免疫调节的分子机制提供重要的线索。

随着质谱技术的发展，蛋白质组学受到研究者们越来越多的重视。特别是在对翻译后修饰的研究中，比如磷酸化，蛋白质组学有许多的优势。我们发现DUSP2对TH17细胞具有负调控作用。DUSP2可以与STAT3发生直接相互作用。通过磷酸化蛋白质组学，我们发现DUSP2可以去磷酸化STAT3的Y705和S727位点。DUSP2缺失的小鼠对实验诱导的结肠炎更易感，且分化的TH17细胞和分泌的促炎症因子更多。在溃疡性结肠病人中，DUSP2由于DNA的甲基化而被下调了，且在T细胞活化的过程中未被激活。我们证明了DUSP2是STAT3的去磷酸化酶，在自身免疫反应和炎症中可以调控TH17细胞的分化。.我们对大鼠神经干细胞进行了大规模的磷酸化蛋白质组分析，共鉴定了32546个磷酸化位点，并在神经干细胞分化的过程中定量了16000个磷酸化位点。结果显示神经干细胞分化的早期和晚期截然不同。我们在Wnt信号通路中的20个蛋白上鉴定到69个磷酸化位点，包括Ctnnb1和Gsk3b。进一步实验证明Wnt信号通路在神经干细胞的分化中发挥重要的作用。另外，我们发现抑制PKA激酶后Ctnnb1和Gsk3b的磷酸化水平显著下调，并调控了神经干细胞的分化。我们的结果为进一步阐明神经干细胞分化的机制提供了有价值的线索。.利用四级杆-轨道离子阱液质联用仪，我们发展了针对237个代谢物的大规模平行反应监测定量方法。通过测定浓度曲线，生物学样品以及临床血清样品，我们评估了这个方法的动态范围、线性、重复性以及系统兼容性。我们还比较了我们的平行反应监测方法与母离子提取方法和多重反应监测方法，我们的方法在重复性、定量准确性上显著优于母离子提取方法，在子离子提取得准确性上优于多重反应监测方法。最终，我们建立了一套可靠的可用于大规模代谢物定量的平行反应监测方法，为临床代谢组学的研究提供了新的方法选择。