Zeitschrift für Proteomik und Bioinformatik
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Abstrakt

Proteomik-basierte Identifizierung von Proteinen mit unterschiedlicher Häufigkeit aus menschlichen Keratinozyten, die Arsentrioxid ausgesetzt waren

Udensi K Udensi, Alan J Tackett, Stephanie Byrum, Nathan L Avaritt, Deepanwita Sengupta, Linley W Moreland, Paul B Tchounwou und Raphael D Isokpehi

Einleitung: Arsen ist ein weit verbreitetes Umweltgift, das Erkrankungen in mehreren Geweben hervorrufen kann. Proteomanalysen ermöglichen die Identifizierung biologischer Prozesse, die durch Arsen in verschiedenen Gewebetypen moduliert werden.

Methode: Die veränderte Häufigkeit von Proteinen aus der menschlichen Keratinozyten-Zelllinie HaCaT, die Arsen ausgesetzt war, wurde mithilfe eines markierungsfreien LC-MS/MS-Massenspektrometrie-Workflows quantifiziert. Ausgewählte Proteomik-Ergebnisse wurden mithilfe von Western Blot und RT-PCR validiert. Um funktionelle Kategorien aufzuklären, wurde eine funktionelle Annotationsanalysestrategie entwickelt, die die visuelle analytische Integration heterogener Datensätze umfasste. Die integrierten Annotationen betrafen hauptsächlich Gewebelokalisierung, biologische Prozesse und Genfamilien.

Ergebnis: Die Häufigkeit von 173 Proteinen war in Keratinozyten, die Arsen ausgesetzt waren, verändert; 96 Proteine ​​waren häufiger, 77 weniger häufig. Diese Proteine ​​wurden außerdem in 69 biologische Prozessbegriffe der Gene Ontology eingeteilt. Die erhöhte Häufigkeit des Transferrinrezeptorproteins (TFRC) wurde validiert und als Teil der Reaktion auf Hypoxie annotiert. Insgesamt 33 Proteine ​​(11 mit erhöhter Häufigkeit und 22 mit verringerter Häufigkeit) wurden mit 18 Stoffwechselprozessbegriffen in Verbindung gebracht. Die katalytische Untereinheit der Glutamat-Cysteinligase (GCLC), das einzige Protein, das mit dem Begriff „Schwefelaminosäurestoffwechselprozess“ annotiert ist, war häufiger vorhanden, während die Eisen-Schwefel-Untereinheit der Succinatdehydrogenase [Ubichinon], mitochondrialer Vorläufer (SDHB), ein Tumorsuppressor, weniger häufig vorhanden war.

Schlussfolgerung: Eine Liste von 173 Proteinen mit unterschiedlicher Häufigkeit als Reaktion auf Arsentrioxid wurde anhand von drei wichtigen funktionalen Anmerkungen gruppiert, die Gewebelokalisierung, biologische Prozesse und Proteinfamilien abdecken. Eine mögliche Erklärung für die bei Arsentoxizität beobachteten Hyperpigmentierungspathologien ist, dass Arsenexposition zu einer erhöhten Eisenaufnahme in der normalerweise hypoxischen menschlichen Haut führt. Die Proteine, die Stoffwechselprozessbegriffen zugeordnet sind und unterschiedlich häufig vorkommen, sind Kandidaten für die Bewertung von durch Arsen gestörten Stoffwechselwegen.