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测量胰腺的蛋白质结构有助于糖尿病和癌症研究

胰腺是人体最重要的器官之一。它产生胰岛素来调节血糖并帮助消化食物。如果胰腺失控,糖尿病,癌症或其他疾病会威胁生命。

然而,关于胰腺如何使人们保持健康以及器官如何衰竭,人们仍然未知。数以万计的蛋白质控制着胰腺的工作方式:它如何生长和发展,如何产生消化酶以及如何分泌胰岛素。科学家需要了解蛋白质结构如何随时间变化,以帮助开发针对糖尿病或癌症的治疗方法。

“传统上,研究人员可能只研究了单个蛋白质。但是,单个蛋白质不能单独起作用。这里的目标是对所有涉及的蛋白质有更全面的了解,”该大学化学和药学教授李凌军说。威斯康星州麦迪逊分校的研究人员,他领导了一项新的研究,该研究测量了胰腺的整套蛋白质。

李说:“拥有基准数据将帮助从事胰腺炎,胰腺癌或糖尿病等各种胰腺疾病的人们。”

李的研究小组与西澳大学医学院和公共卫生学院的移植外科医生乔恩·奥多里科(Jon Odorico)的实验室合作,追踪了从出生前到成年后期胰腺胰腺蛋白质组(其整套蛋白质)的变化。研究小组还研究了细胞外基质,这是一种将细胞结合在一起的支持蛋白的研究不足的网。细胞外基质对于在实验室和移植过程中生长和支持胰腺细胞至关重要。

研究表明,胰腺在整个童年时期都会显着重塑其蛋白质,最终在成年人中稳定下来。特别是,与癌症相关的蛋白质之间存在明显的年龄差异,这一发现应有助于研究人员加深对胰腺癌的了解。

科学家们于2月15日在《自然通讯》杂志上发表了他们的工作。

为了测量胰腺蛋白质组,研究团队转向了质谱分析技术,该技术可通过其独特的分子量和序列识别成千上万种不同的蛋白质。实验室开发了一套具有成本效益的可区分标签,将它们附着到来自不同组织样本的蛋白质上,使它们可以一次运行多个样本,从而加快并简化了数据收集过程。

胰腺样本来自年龄在5至61岁之间的器官捐献者,当时该组织不适合移植,但在其他方面很健康,还来自捐赠的胎儿组织。这个数十年的组织收集提供了一个机会,了解胰腺在整个生命中是如何变化的。

“与胰腺功能有关的许多蛋白质显示出随着年龄的增长而增加的丰富度,包括与疾病相关的生物标志物,”该新报告的第一作者,李立辉实验室的研究生李子辉说。“许多先前的研究仅将这些生物标志物鉴定为与疾病的进展有关,但是现在我们知道,在评估这些生物标志物的重要性时必须考虑年龄的影响。”

在由Odorico实验室的研究生,该研究的主要作者Dan Tremmel领导的工作中,研究人员能够查明细胞外基质蛋白的位置,并发现这些蛋白在整个生命中也会发生相当大的变化。

Tremmel说:“我认为广泛有趣的信息是,这些细胞外基质蛋白的变化如此之多。在整个发展过程中,这是一个非常动态的系统。”他指出,这项工作对移植研究人员非常重要,特别是那些致力于解决糖尿病的人。

胰岛细胞产生胰岛素,其功能异常导致糖尿病。Odorico组和其他组织可以使用有关细胞外基质蛋白的位置和蛋白重塑的信息,以更好地支持胰腺胰岛细胞的研究以及将这些细胞移植到患有疾病的人中。

这些实验室产生了一个独特的丰富数据集,因为它可以在几乎整个生命周期内调查胰腺最重要的蛋白质,并专注于健康的组织,而不是患病的组织。现在,其他科学家可以访问整个数据集以改进自己的研究。

Odorico实验室的科学家Sara Sackett说:“整个研究实际上是探究尚未发现和显示过的细节。其他人可以使用此信息以自己的方式微调他们的研究。”

无论是她自己的工作还是本领域的其他人,获得新信息的机会都使李对未来感到兴奋。

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