iTRAQ定量蛋白質組學：分析SEMA3BAS1抑制人骨髓間充質干細胞成骨分化機制

題目：SEMA3B-AS1-inhibited osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells revealed by quantitative proteomics analysis.Journal of cellular physiology. IF 3.923  iTRAQ
研究背景　　常見的非編碼RNA包括lncRNA、circRNA、miRNA，在細胞的生長、增殖、分化、凋亡中具有重要的調控作用。研究發現，非編碼RNA與腫瘤的發生、發展、轉移密切相關。作為非編碼RNA的一員，lncRNA已被證實廣泛在各類腫瘤的發生發展中扮演重要角色。
　　新骨形成被認為是治療骨相關疾病的一種新型的可替代方法，例如骨質疏松、骨架變形、骨折等。許多研究旨在提高新骨形成過程以希望治愈這些疾病。骨髓間充質干細胞（hMSC）是具有分化為成骨細胞、軟骨細胞展現多種分化潛能的成纖維樣多能干細胞，在新骨形成過程和骨質疏松發病等過程中發揮重要的作用。長鏈非編碼RNA（lncRNAs）被發現參與成骨分化及骨質疏松的過程，比如H19通過吸附miRNA-675促進成骨細胞分化，MEG3通過靶向BMP4或者miR-140-5p來提高MSC的骨生成。但是lncRNA參與hMSC分化過程以及具體的機制目前不是很清楚。
　　hMSC的分化是接受不同環境刺激后發生的過程，細胞表面受體在這個過程中發揮重要的作用，可以起到信號級聯及放大的作用。SEMA家族蛋白被發現在骨生成或者骨疾病中發揮作用。如Sema6d、mema4d、sema3a等被發現可以平衡破骨細胞和成骨細胞來調節骨形成和骨吸收。
　　前期研究發現SEMA3B-AS1可以抑制hMSC增殖和骨分化，具體機制仍需研究。目前lncRNA研究手段主要有：① 功能、表型、疾病性相關研究；②iTRAQ蛋白質組學分析lncRNA差異表達、預測新的lncRNA、生信分析lncRNA靶基因；③ 互作研究及質譜尋找及驗證與lncRNA結合的RNA及蛋白等。腫瘤等疾病中lncRNA作用機制研究有望為疾病的治療尋找新的靶點。
　　本研究主要采用iTRAQ蛋白組學研究反義lncRNA-SEMA3B-AS1的作用機制。研究內容及結果1. MTT法檢測細胞增殖和茜素紅S染色實驗證實SEMA3B-AS1可以抑制細胞的增殖（a）和向成骨轉化（b）。說明SEMA3B-AS1具有抑制人骨髓間充質干細胞增殖和向成骨分化的功能作用。
2. 上述功能驗證實驗已經確定了SEMA3B-AS1對人骨髓干細胞的增殖和分化產生了影響。但是SEMA3B-AS1通過何種途徑發揮功能呢？
　　作者接著包裝SEMA3B-AS1過表達慢病毒，采用iTRAQ蛋白組學技術檢測過表達SEMA3B-AS1和空載體的兩個細胞組中差異蛋白變化。通過對差異蛋白做了聚類和功能富集，發現SEMA3B-AS1可能通過上調或下調相關基因來影響肌動蛋白骨架、黏著斑、胞外基質與受體的相互作用，來調節細胞的骨生成，進而影響細胞增殖和分化。圖3. 功能富集和差異蛋白表達分析圖3. 功能富集和差異蛋白表達分析文章小結　　lncRNA分為正義lncRNA和反義lncRNA，同正義lncRNA相比，反義lncRNA由于與正義鏈互補，反義鏈lncRNA與相鄰或相近基因的調控關系更加密切。首先，作者以骨質疏松發病機制研究為目的，以人骨髓間充質干細胞、反義lncRNA（SEMA3B-AS1）為對象，進行功能實驗，檢測了SEMA3B-AS1對細胞增殖和骨生成的影響。同時，作者采用iTRAQ蛋白組學技術檢測分析受SEMA3B-AS1調控的蛋白差異表達及差異蛋白的生物學過程及相關的代謝通路。最后，作者分析了SEMA3B-AS1調節的骨生成在骨質疏松發生中的作用，得出SEMA3B-AS1可能是骨質疏松治療的一個靶點。
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