银屑病(PsO)是一种常见的免疫介导的炎症性疾病，由作为关键细胞类型的树突状细胞和T细胞和作为关键炎症细胞因子的I型干扰素(TNF-α、IL-17和IL-23)介导. 大约30%的 PsO患者最终会发展为银屑病关节炎(PsA)，他们的生活质量可能会出现更显著的下降。多达29%的PsO患者就诊于皮肤科诊所可能有未确诊的PsA，而早期PsA的诊断对于皮肤科医生来说仍然是一个挑战。由于> 6个月的诊断延迟可能导致功能和影像学结果不佳，因此检测可以区分银屑病关节炎(PsA)和无关节炎银屑病(PsO)的生物标志物至关重要。外周血单个核细胞(PBMC)是利用蛋白质组学技术寻找生物标志物的合适样本，因为它们易于获得且比自由循环血浆或血清更稳定。然而，PsO患者和PsA患者PBMC的蛋白质组学分析仍有待阐明。

图1  iTRAQ标记蛋白质组分析的实验工作流程。用胰蛋白酶消化来自12个样品的等量蛋白质，对所得肽进行 iTRAQ标记、HPRP分级分离和随后的LC-MS/MS分析。

1. 银屑病关节炎的潜在生物标志物

基于iTRAQ的LC-MS/MS共鉴定了22734种肽和3177种蛋白质(FDR<1%)。在进行差异蛋白表达分析后，我们在比较8名银屑病患者(PsO和PsA)和 4 名健康对照(HC)时发现了389种显著变化的蛋白质。同样，我们在比较PsO和HC、PsA和HC以及PsA和PsO时分别发现199、291和60种蛋白质发生了显著变化。通过图2三个显著变化的蛋白质组集的维恩图，符合以下标准的14种蛋白质用红色标记：(1)在“PsA vs. HC”或“PsA vs. PsO”的重叠部分；(2)不在“PsO vs. HC”部分。包括SIRT2、NAA50、ARF6、ADPRHL2、SF3B6、SH3KBP1、UBA3、SCP2、RPS5、NUDT5、NCBP1、SYNE1、NDUFB7、HTATSF1(表1)，它们中的大多数在PsA中上调(FC>1)，而RPS5和HTATSF下调(FC>1)。

图2 维恩图描绘了三个蛋白质组显著表达的蛋白质的重叠(PsO组与HC组、PsA组与HC组、PsA组与PsO组)。红色部分为符合标准的14种蛋白质(SIRT2、NAA50、ARF6、ADPRHL2、SF3B6、SH3KBP1、UBA3、SCP2、RPS5、NUDT5、NCBP1、SYNE1、NDUFB7、HTATSF1)：(1) 在“ PsA 与 HC”和“PsA 与 PsO”；(2) 不在“PsO与HC”部分。

图3 A-D为四个显著变化的蛋白质组的火山图。使用GeneMania和STRING研究PsA组与PsO组中差异表达蛋白的关系(图3E、F)。根据GeneMania，在基因表达水平上确定了这些蛋白质之间的几种关系，包括共表达(46.00%)、物理相互作用(33.06%)、遗传相互作用(10.05%)和共定位(1.09%)。此外，根据STRING，60种蛋白质中的12种未连接到任何类型的网络(交互评分=0.4)，并且12种蛋白质没有一种能代表这14个候选生物标记物。

图3 不同蛋白质组表达变化的火山图(倍数变化和显著性)。(A)所有银屑病患者对比HC组、(B) PsO组对比HC组、(C) PsA组对比HC组、(D) PsA组对比 PsO组。所有组集的倍数变化都经过log2转换，并针对它们的-log10转换p值绘制。每个点代表一个已识别的蛋白质。阈值p = 0.05表示为水平线，倍数变化比率的阈值由垂直线表示。(E) GeneMania和(F) STRING中PsA组与PsO组的差异表达蛋白的关系。

2.差异表达蛋白的生信分析

图4为四个显著变化的蛋白质组差异蛋白的KEGG通路分析。比较了8名银屑病患者(PsO和PsA)和4名健康对照，前10个高度富集通路包括核糖体、抗原加工和呈递、剪接体、阿尔茨海默病、RNA转运、内质网中的蛋白质加工、内吞作用、氧化磷酸化、糖酵解/糖异生，碳代谢。此外，在比较PsA和PsO患者时，KEGG通路分析还揭示了几个重要通路，包括剪接体、氧化磷酸化、内吞作用、吞噬体和蛋白质输出。

图4 不同组组蛋白表达变化的KEGG通路分析。(A)银屑病组与HC组、(B) PsO组与HC组、(C) PsA组与HC组、(D) PsA组与PsO组。

3.SIRT2的Western Blot蛋白印迹

为进一步研究SIRT2在PsA和PsO患者PBMC中的表达，作者通过蛋白质印迹比较了8名PsO患者、8名PsA患者和5名健康对照的SIRT2水平和p38丝裂原活化蛋白激酶(p-p38MAPK)的磷酸化。代表性结果如图5A所示。如图5B所示，与PsO (p = 0.024)和健康对照(p = 0.001)相比，PsA中的SIRT2表达显著更高。此外，SIRT2的表达与 p38MAPK的磷酸化呈负相关(p=0.006，r=-0.582；图5C)。显示PsA患者PBMC中SIRT2的表达显著高于PsO患者和健康对照，SIRT2是sirtuin蛋白家族的成员，主要位于细胞质中，也可以穿梭到细胞核，与关节炎炎症有关。

图5 SIRT2的蛋白质印迹验证及其与p38MAPK磷酸化的相关性。(A) SIRT2、p-p38MAPK和GAPDH作为上样对照的代表性蛋白质印迹分析；(B) 相对SIRT2蛋白表达标准化为GAPDH。HC，健康对照，n=5；PsO，n=8；PsA，n=8。数据表示为平均值±SD.*, P<0.05; **，P<0.01；***，P<0.001；(C) SIRT2和p-p38MAPK之间的相关性在所有21个样本中都显示出来。

图5 验证胃病变进展的蛋白质组学特征和风险预测模型。(a) 胃病变进展的风险评分模型；(b) 胃病变进展的机器学习预测模型；(c) 四种关键蛋白质的IHC分析。

作者开发了基于iTRAQ的定量蛋白质组学方法来测量PsA和PsO患者的PBMC蛋白表达谱，并在独立的蛋白质印迹验证实验中证实了SIRT2在PsA中有更高表达。尽管涉及样本量有限的概念验证研究，但这些数据为后续研究验证已发现的候选生物标志物提供了基础。

文章链接：

https://doi.org/10.1186/s12967-021-03006-x

参考文献：

(1)Chen M, Xu M, Zhu C, Wang H, Zhao Q, Zhou F. Sirtuin2 enhances the tumoricidal function of liver natural killer cells in a mouse hepatocellular carcinoma model. Cancer Immunol Immunother. 2019;68:961–71.

(2) Jung YJ, Park W, Kang KP, Kim W. SIRT2 is involved in cisplatin-induced acute kidney injury through regulation of mitogen-activated protein kinase phosphatase-1. Nephrol Dial Transplant. 2020;35:1145–56.

编辑丨Aaliyah

审核丨Tao Li