今天给大家分享一篇19年发表在J.Crohns.Colitis （IF=8.658）杂志上的文章“High-Throughput Identification of the Plasma Proteomic Signature of Inflammatory Bowel Disease”。作者在文章中采用高通量蛋白组学技术，评估CERTIFI和PROgECT-UNITI-HCs队列的UC和CD个体的血浆蛋白质水平变化，通过蛋白差异表达分析等从蛋白和转录组水平阐明疾病发生的潜在分子机制。
High-Throughput Identification of the Plasma Proteomic Signature of Inflammatory Bowel Disease
炎症性肠病血浆蛋白组学特征的高通量鉴定
一、研究背景
在美国，每10万人中有568人被诊断出患有炎症性肠病(IBD)，其中249人患有溃疡性结肠炎(UC)，而319人患有克罗恩病(CD)。对分子表型（例如转录组和蛋白质组）及其与疾病易感性和进展的关系研究可以帮助理解疾病相关的人类基因组变异。尽管已经对相关IBD组织中的转录特征进行了广泛的研究，但CD和UC中蛋白质组学改变的研究仍处于起步阶段，因此，作者开展大规模IBD的血浆蛋白质组学研究，以期为IBD的治疗提供新见解。
二、研究思路
三、结果解读
1、血浆中蛋白水平与全血或肠转录组相关性较弱
图1 血浆中蛋白水平与全血或肠转录组的相关性
2、UC（溃疡性结肠炎），CD（克罗恩病）和HC（健康对照组）血浆蛋白质组学特征比较
表格1 IBD和亚型的血浆蛋白质组学特征
作者在PROgECT-UNITI-HCs队列中测试了1310种探针的蛋白质差异表达情况：结果显示，CD中共有518个蛋白差异表达，而UC中有353个蛋白差异表达，交集蛋白共283个。11种蛋白质的倍数变化≥2，包括CRP，6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶，铁蛋白，胰高血糖素，肝珠蛋白，PCI，SAA，血红蛋白，LEAP-1，亲环蛋白和H2A3蛋白，FDR均低于0.1％。
图2 CD和UC蛋白质组学特征的比较
随后作者把CD vs UC 以及IBD vs HC的差异表达火山图做了可视化。
图3 差异蛋白质表达分析的火山图
3、差异蛋白的功能注释
通过三个数据库（MSigDB，MetaCore 和NHGRI-EBI）的基因集做富集分析来表征IBD-DP相关信号通路。IBD患者中上调的蛋白主要富集在IBD、CD、UC的GWAS位点；下调蛋白主要富集在肥胖、身高和BMI相关的位点。
图4 遗传风险位点基因富集
4、加权基因共表达网络分析
作者用WGCNA来分析PROgECT-UNITI-HCs队列中蛋白质之间的表达调控模式，并发现了七个高度相关的蛋白模块。作者进一步利用KEGG数据库分析其中三个模块的功能，发现三个模块均与免疫功能密切相关。
表格2 WGCNA模块
5、血浆的蛋白水平与IBD风险的遗传共定位分析
作者通过遗传共定位来检测IBD、UC和CD的风险是否由相同的遗传变异控制。分析结果显示，LYZ基因突变同时调控IBD相关风险以及血浆蛋白表达水平。此外，作者发现两种蛋白[LYZ和MSP]与IBD风险共定位。巨噬细胞刺激蛋白显示出H4的较大后验概率，表明相同的遗传变异控制IBD风险和血浆MSP水平。此外，LYZ的遗传共定位分析导致H3与H4概率增大，这表明LYZ位点的多个变异体可调控IBD易感性和血浆LYZ水平。
表格3 血浆的蛋白水平与IBD风险的遗传共定位
6、CD与UC标志物的对比
作者将CD 与UC 受试者进行比较，发现31种蛋白的血浆水平存在显着差异，17种与免疫应答有关。
表格3 UC 与CD差异表达蛋白对比
STRING数据库结果显示，31个中的10个蛋白形成了相互作用调控网络。尽管UC和CD受试者中的几种蛋白质(TYK2，CXCL1，EGF，REG4，GZMB和IL8)的血浆水平不同，但它们也存在于CD和/或UC-DP中。
图5 蛋白相互网络
三、小结
本研究采用高通量蛋白组学技术，评估了IBD患者(UC和CD)的血浆蛋白质水平的变化，系统地探索了UC与对照，CD与对照以及UC与CD特有的配对血浆蛋白质组学概况。作者主要关注点在于IBD患者蛋白质组学的研究，着重探讨差异表达蛋白并做了功能注释，进一步做了WGCNA和协同共定位分析，为IBD患者的治疗管理提供了新的见解。
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