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標(biāo)題：The D2R-DISC1 protein complex and associated proteins are altered in schizophrenia and normalized with antipsychotic treatment.

期刊：J Psychiatry Neurosci (IF =6.186)

時(shí)間：2022.04

研究背景

DISC1是一個(gè)與精神分裂癥病因有關(guān)的基因，作者發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者死后腦組織中D2R-DISC1復(fù)合物水平升高。

研究目的

1 、確定大腦中 D2R-DISC1 復(fù)合物水平的升高是否也反映在血液中，抗精神疾病治療后能否使精神分裂癥患者的 D2RDISC1 蛋白復(fù)合物水平正?；ń档停?。

2、對(duì)抗精神病藥物治療正?；母咚紻2R-DISC復(fù)合物參與者的外周血白細(xì)胞進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)篩選，識(shí)別與抗精神疾病治療反應(yīng)的D2R和DISC1相關(guān)的其他蛋白和信號(hào)通路。

實(shí)驗(yàn)樣本

自不同醫(yī)院的3個(gè)隊(duì)列（包括男性和女性）的精神分裂癥患者（實(shí)驗(yàn)組）和未受影響的對(duì)照組的外周血樣本

研究?jī)?nèi)容

首先證實(shí)了D2R和DISC1蛋白在對(duì)照組參與者的外周血白細(xì)胞中均有表達(dá)，作者將固定數(shù)量的D2R抗體與從每個(gè)血液樣本中提取的等量的蛋白質(zhì)孵育。DISC1蛋白與D2R蛋白通過D2R抗體免疫共沉淀。然后使用DISC1抗體在Westernblot上可視化免疫共沉淀蛋白來定量D2R-DISC1復(fù)合物。在精神分裂癥患者的外周血樣本中發(fā)現(xiàn)了更高水平的D2RDISC1復(fù)合物?？咕癫∷幬镏委?2周的血液樣本中的D2R-DISC1復(fù)合物水平顯著降低，這些結(jié)果與作者之前在細(xì)胞和動(dòng)物模型系統(tǒng)中的發(fā)現(xiàn)相一致。為了驗(yàn)證結(jié)果，作者在第二組治療了8周的上海患者中重復(fù)了相同的實(shí)驗(yàn)，并得到了類似的結(jié)果，與一組患者相同，抗精神病藥物的治療可有效減輕精神分裂癥癥狀。為了進(jìn)一步重復(fù)上述發(fā)現(xiàn)，作者檢查了在北京安貞醫(yī)院治療4周的另一組參與者。結(jié)果與上海隊(duì)列的結(jié)果一致，與預(yù)處理水平相比，4周抗精神病藥物治療降低了D2R-DISC1復(fù)合物水平。治療后，精神分裂癥患者的D2R-DISC1水接近于與未受影響的對(duì)照組。這些來自多個(gè)隊(duì)列的數(shù)據(jù)證實(shí)了精神分裂癥患者的D2R-DISC1復(fù)合物水平升高，并在抗精神病藥物治療后正?；?，并伴隨癥狀改善。

接下來為了尋找與精神分裂癥患者抗精神病藥物治療反應(yīng)相關(guān)的其他蛋白，特別是與D2R和DISC1相關(guān)的蛋白，作者對(duì)6名精神分裂癥患者在抗精神病藥物治療12周前后的血液樣本與6個(gè)未受影響的對(duì)照組的血液樣本進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)分析。所有檢測(cè)樣本中鑒定出2964個(gè)蛋白質(zhì)。與對(duì)照組相比，精神分裂癥患者在治療前有194個(gè)蛋白水平顯著降低，190個(gè)蛋白水平顯著升高。經(jīng)過12周的抗精神病藥物治療后，320個(gè)蛋白的水平顯著低于治療前，234個(gè)蛋白的水平顯著高于治療前。同樣，在12周的治療后，與對(duì)照組相比，精神分裂癥患者的285個(gè)蛋白水平顯著降低，224個(gè)蛋白水平顯著高于對(duì)照組。在這些蛋白中，有99個(gè)蛋白在患者治療前顯著升高，并在治療后顯著降低。同樣，患者治療前有87種蛋白較低，治療后有所增加。其中186種蛋白質(zhì)（99+87）在精神分裂癥患者中發(fā)生了改變，并通過抗精神病藥物治療而正?；?。

為了預(yù)測(cè)和分類已鑒定的蛋白的功能，作者在同源群簇(COG)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行了功能分析，將蛋白質(zhì)分為25個(gè)COG功能分類。前5如下：信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制（T：453，15.86 %）；翻譯后修飾、蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)和伴侶蛋白 (O: 369, 12.92%)；常規(guī)功能預(yù)測(cè) (R: 360, 12.60 %)；細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸、分泌和囊泡運(yùn)輸 (U: 259, 9.07%)；和細(xì)胞骨架 (Z: 181, 6.34 %)。

同時(shí)進(jìn)行了GO富集分析，對(duì)具有相似功能和關(guān)聯(lián)的蛋白質(zhì)進(jìn)行了分組。治療后與治療前相比，精神分裂癥患者減少蛋白質(zhì)的 GO 富集中確定了20個(gè)生物過程、13個(gè)細(xì)胞成分和7個(gè)分子功能的前40個(gè)術(shù)語。在這 40 個(gè) GO 術(shù)語中，運(yùn)輸、囊泡介導(dǎo)的運(yùn)輸和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是豐富的 3 個(gè)。來自細(xì)胞成分的 GO 術(shù)語顯示許多蛋白質(zhì)涉及細(xì)胞質(zhì)、膜和細(xì)胞外區(qū)域。分子功能組主要富集到針對(duì)參與金屬離子結(jié)合和受體結(jié)合的蛋白質(zhì)。與治療前相比，精神分裂癥患者增加蛋白質(zhì)的 GO 富集中確定了 20 個(gè)生物過程、14 個(gè)細(xì)胞成分和 6 個(gè)分子功能的前 40 個(gè) GO 術(shù)語。在這 40 個(gè)術(shù)語中，許多蛋白質(zhì)參與了生物過程，包括轉(zhuǎn)運(yùn)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和囊泡介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運(yùn)。與減少蛋白質(zhì)的 GO 富集結(jié)果相似，細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核和膜蛋白是細(xì)胞成分的前 3 個(gè)術(shù)語。分子功能的 GO 術(shù)語是金屬離子結(jié)合、受體結(jié)合和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

之后，作者使用KEGG（京都基因和基因組百科全書）數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通路富集分析。將所有的蛋白質(zhì)都映射到了KEGG數(shù)據(jù)庫中的參考通路上。共參與了312條通路，基于作者之前對(duì)D2R-DISC1復(fù)合物及其相關(guān)下游通路的研究，以及D2R介導(dǎo)的信號(hào)通路，重點(diǎn)關(guān)注絲裂活化蛋白激酶(MAPK)、環(huán)磷酸腺苷(cAMP)、PI3K-Akt和多巴胺突觸信號(hào)通路。而后將參與這些通路的蛋白質(zhì)上傳到 STRING 數(shù)據(jù)庫來繪制蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)圖，這些蛋白質(zhì)在治療前與治療后的患者中存在差異表達(dá)?？咕癫∷幬锏闹委煾淖兞诉@些通路中的多種蛋白，進(jìn)一步支持了作者之前和其他研究的結(jié)論，即這些通路參與了精神分裂癥的病理生理學(xué)。

為了進(jìn)行更集中的分析，作者特別檢查了已知的是D2R-或DISC1相互作用通路的一部分的蛋白質(zhì)。根據(jù) BioGRID 和 IntAct 數(shù)據(jù)庫，98 種蛋白質(zhì)與 D2R 相互作用，在檢測(cè)中檢測(cè)到其中的 15 種。這15種蛋白其中有2個(gè)在治療后發(fā)生顯著改變。這 2 種蛋白質(zhì)具體參與 7 條途徑，其中 6 條顯著富集（p < 0.05），包括多巴胺突觸途徑。同時(shí)，作者從數(shù)據(jù)庫和文獻(xiàn)中確定了 547 種與 DISC1 直接或間接相互作用的蛋白質(zhì)。134 種通過質(zhì)譜檢測(cè)到，其中23 種通過抗精神病治療發(fā)生顯著改變。這 23 種蛋白質(zhì)具體涉及到 15 條途徑，其中 9 條顯著富集。除以上結(jié)果外，通過質(zhì)譜法檢測(cè)到的蛋白質(zhì)中MAP2K1（MEK1）在精神分裂癥患者治療前（與對(duì)照組相比）下調(diào)，而在抗精神病藥物治療后上調(diào)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這些結(jié)果，作者使用WB確認(rèn)了隊(duì)列中上述途徑的 MEK1/2 的表達(dá)水平。MEK1/2 的變化與質(zhì)譜結(jié)果一致。

總結(jié)

DISC1是一個(gè)與精神分裂癥病因有關(guān)的基因，作者發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者死后腦組織中D2R-DISC1復(fù)合物水平升高。免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)確定了大腦中D2R-DISC1復(fù)合物水平的升高現(xiàn)象也在血液中存在，對(duì)精神分裂癥患者進(jìn)行抗精神疾病治療后，其血液中的D2RDISC1蛋白復(fù)合物水平正常化（降低）。而后進(jìn)一步對(duì)治療前治療后和對(duì)照組進(jìn)行蛋白組學(xué)檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)與D2R、DISC1和D2RDISC1復(fù)合物相關(guān)蛋白和通路。確定了與精神分裂癥抗精神病藥物治療相關(guān)的其他蛋白質(zhì)和途徑。