11. ・论著・
一维凝胶电泳图谱数字化定量比较法的建立及验证▲
胡蝶飞 李国坚。 吴继周 臧 宁 宁秋悦
(广西医科大学第一附属医院感染性疾病科,南宁市530022)
【摘要】 目的探讨凝胶定量软件Quantity One用于血清差异蛋白质组学研究的可行性。方法运用凝胶成像系统
中的定量软件Quantity One对各电泳图上的各条带进行定量分析,将图形结果转换为数据结果;用上述技术分别对健康体
检者和肝癌病人各32份除高丰度蛋白的血清电泳图进行分析,验证该研究方法的可行性。结果两组间有10个条带差异
具有统计学意义(P<0.05)。通过文献检索,其中9条找到相对应分子量的HCC标志物,结论凝胶定量软件Quantity
One可量化处理电泳条带的分子量和灰度;一维凝胶电泳技术可用于血清差异蛋白初期比较研究。
【关键词】 血清蛋白组学;SDS・PAGE;Quantity One软件;原发性肝细胞癌
I中图分类号】 R 735.7 I文献标识码】 A 【文章编号】 1673-7768(201 1)Ol-0001 4)4
Establishment and confirmation of one・dimensional gel electrophoresis
(1-DE)Digitalized map quantitative Comparative Method
HU D如-fei,u Guo-jian,WU Ji-zhou,ZANG Ning。NING Qiu-yue
(Department ofInfectious Diseases,thefira ayfit矗Ued hospital ofGuangxi Medical University,Nanning 530021 China)
【Abstract】 Objective To explore,the feasibility of one・dimensional gel electrophoresis(1-DE)in semm comparative
proteomies research。Methods Use a
quantitative gel imaging枷ware Quantity One to quantify each band in the electrophoresis
map and then convert the graphical results into digital results.Eleetrophoresis maps of 32 patients and 32 health people’S extracted
protein serum were studied Io establish the feasibility of our
study.Results There were 10 bands with significant differences between
the two groups(P<0.05).We found 9 HCC markers with a matched molecular weight via document retrieval.Conclusions The
method of the gel quantification soflware Quantity One is feasible for the study.We have proved that one-dimensional gel
electrophoresis technique is feasible in early serom comparative proteomics research.
【Key words】 Serum proteomics;SDS—PAGE;Quantity One software;Primary hepatocellular Carcinoma
电泳之后的信息处理与电泳本身同样重要。目前有许 B超。肝功检查未见异常.在全身体检巾未发现任何疾病。
多软件町以用于分析电泳结果,比较有名的有:Quantity 32例肝癌患者血清标本,来自广西医科大学第一附属医院
One、Bandscan、BandLeader、Sigma Gel等。来自Bio—Rad的 确诊的原发性肝癌患者,手术患者术后均经病理证实.I晦床
一维凝胶定鼋软件Quantity One主要用来进行凝胶或者培 诊断标准按照2001年9月在J“州召开的第八届全同肝癌
养皿的荧光定量分析。它的分析功能主要有4种:泳道/条 学术会议I-正式通过的肝癌诊断标准。1。肝癌患者、健康体
带轨迹定鳝法、等高线直接定量法、菌落计数、分子量测定。 榆者血清的基本资料见表l。空腹抽取健康体检者及肝癌患
本实验我们选取止常人和肝癌患者血清.根据前期试验结 者5列静脉血,4。C冰箱放置2 h自然凝固后,4℃3 000 rpm
果.选定1.2倍体积乙腈沉淀血清,配置尿素Tricine-SDS- 离心10 min,取上层』lIL清,一80。C存放用于进一步分离。
PAG胶进行电泳后,将电泳结果扣描成照片格式,导入 表l 两组研究对象基本情况比较
Quantity One软件,并根据泳道/条带轨迹定量法和等高线 Table 1 Comparison of basic information of
定量法分析,将各条带位置和色度转换为数据,将数据进行 hepatoma patients and health people
t检验。以确定两组蛋白各条带的量的差异。检索文献奁找
与其相对应的分子量的HCC标志物,验证此方法是否适用
于血清中小分子蛋白差异分析。
l材料与方法
’P<0.05。
1.1 样本选择32例健康人血清标本。来自广西医科大学 1.2试剂尿素(GiI)(・oBRL公司),牛血清白蛋白(BSA)、
第一附属医院体检中心体检者,既往无肝脏疾患,肝脏 BCA法蛋白定造试剂盒产品(上海捷瑞牛物公司),丙烯酰
铵、N.N’-甲又双丙丙烯酰铵、AP、%s、Tricine、D1Tr、SDS、
‘基金项日:国家自然科学基金项目(30760219)、广两自然科学基金项
日(0640108)
TEMED、B一巯基乙醇、甘氨酸、甘油均为卜海牛工生物工程
。通讯作者 有限责任公司产品,乙腈、醋酸、考马斯亮蓝R-250染料、乙
万方数据
2. 2
酸钠、冰乙酸、氢氧化钠、盐酸均为国产分析纯。 想要了解的泳道,Quantity One即显示出一条曲线,旁边弹
1.3仪器Power Pac HCTW电泳仪、Mini Protean 2well垂 出对话框“Std.Curve Options for Proteins”,在“Regression
直电泳槽(Bio—Bad公司),E1x800自动酶标仪(Bio.Tek Model”中选择“Point to Point Semi-log”或“Elder-Southern”。
Instruments公司),高速低温离心机(德国Eppendorf公司), 钩选“Show Numerical data of Points”,随即曲线上标注许多
真空旋转浓缩机(美国Thermal公司),扫描仪(EPSON公 数字,即是水平方向上对应的Bands的分子量。
司)。 1.4.4.3 等高线定量法 执行“Volunm・Volumn Contour
1.4方法 Tool”,点击Bands的外围,执行“Volumn-Volumn Analysis
1.4.1血清样品的预处理冻融血清,4℃下以12 000 rpm Report”,在“Volumn Report Options”中选择参数“Backgroud
离心5 min,取上清液0.5 rnl与0.6 ml乙腈混合(构成 Substruetion Method”。选择“local”方式做背景去除;双击
1.2倍体积倍数的乙腈),立即震荡混匀约10 s,置于摇床 “Volumn Properties”选项,在“Volumn Type”中选择
30 rain(60 rpm,37℃)然后于4℃下以12 000 rpm离心 “Standard”,将Maker数值填入“Concentration”框中,即得到
15 rain,取750一上清于真空浓缩机浓缩至125“l。 真实的定量值。
1.4.2配置尿素Tricine-SDS-PAGE胶,见表2。 1.5统计分析方法将上述方法所得的分子量与对应的
表2尿素Tricine-SDS-PAGE胶的构成 灰度值建立Excel数据文件,用SPSS 13.0对数据资料进行
Table 2 Constitution of urea Tfieine・・SDS・・PAGE glue 分析.用成组t检验比较组问的差异,以P<O.05为差异有
统计学意义。
2结果
用Quantity One软件中的泳道/条带轨迹定量法和等高
线定最法分别对正常人和肝癌患者各32份除高丰度蛋白
血清电泳图进行分析(电泳图见图1—9),得到电泳图中条
带分子量大小,依次为81664 Da,62499 Da,49651 Da,
45512 Da,40124 Da,23997 Da,18812 Da,17135 Da,
注:A贮液为49.5%T。3%C丙烯酰铵贮存液,B贮液为 16520 Da。14024 Da.12593 Da,11261 Da,9867 Da。各分子
49.5%T,6%C丙烯酰铵赌。:存液。 条带在各样品中的灰度值,采用t检验进行统计学分析,有
1.4.3蛋白测定按BCA法测定蛋白说明书操作,测定 10个条带,差异具有统计学意义(P<0.05),这些条带的分
除高丰度蛋白后各样品浓度.再调整蛋白浓度为2 mg/ml, 子量分别为81664 Da、4965l Da、45512 Da、40124 Da、
样品与5×SDS-PAGE Loading Buffer按4:l体积混合,沸水 23997 Da.18812 Da,17135 Da,14024 Da,i2593 Da,
浴5 min,自然冷却后12 000 rpm离心5 rain。固定凝胶,放 l 1261 Da,这些条带在肝癌组31例中可见,而健康体检者
入电泳槽,加入电泳缓冲液,取已处理好的样品18¨I上样, 组则未出现。通过检索文献,除分子量为40124 Da找不到
接通电源,恒压40V电泳至溴酚蓝进入分离胶后将电压升 相对应的分子量的标志物外,其余的9条均有相对应的分
至60 V,恒压电泳至溴酚蓝到达凝胶底部时,停止电泳。取 子量的HCC标志物。81664 Da与Ren等。21研究得出的
下凝胶,放入染色液中,37℃60 rpm水平摇床30 min,取出, HCC标志物HGF(分子量82602.8 Da)相对应。49651 Da
小心放入装有脱色液l的塑料方盒中,室温静置5 rain,再 与Aldo等J。研究得出的HCC标志物CsA(分子量
放入装有脱色液2的方盒中,室温静置至蓝色背景基本消 50688.44 Da)相对应。45512 Da对应的HCC标志物有三
失,15 KDa以下条带清晰可见。小心取出,平放入塑封袋 个,分别为Giannelli等‘4。研究得出的HCC标志物SCCA(分
中,至扫描仪扫描成照片格式的胶图。 子量44564.60 Da)、song等一。研究得出的HCC标志物
1.4.4一维凝胶电泳图谱的建立 TGF.131(分子量44341.16 Da)、Marrero等旧’研究得出的
1.4.4.1在photoshop中将胶图转换为11F格式。 HCC标志物GP73(分子量45333.24 Da)相对应。23997 Da
1.4.4.2泳道/条带轨迹定量法选择“Lane.Auto Frame 与Kok等。n研究得出的HCC标志物Mn-SOD(分子量
lanes”自动识别出每条电泳泳道的位置;或“Lane.Edit 24722 Da)相对应。18812 Da与Poon等‘84研究得出的HCC
Frame”对泳道框架位置、大小等进行调节。选择 标志物VEGF(分子量18997.71 Da)相对应。17135 Da与
“Lane—Lane Backgroud…”,弹出“Lane Backgroud Substruc. DG Ward等一。研究得出的HCC标志物NY-ESO.1(分子量
tion”,点击“All Lanes”对所有泳道进行一次性处理,在 17992.40 Da)相对应。14024 Da与DG Ward等一。研究得出
“Rolling Disk Size”中填上一个合适的值,点击“Done”按钮。 的HCC标志物LAGE-l(分子量14803.75 Da)相对应。
选择“Band.Detect Bands…”,弹出“Detect Bands”,钩选 12593 Da与DG Ward等‘9。研究得出的HCC标志物
“AU”.使用“Lane Width”调整Bands识别的宽度。在 13-2.moicroglobulin(分子量13714.57 Da)相对应。1 1261 Da
“Match-Standard”中弹出“Select Standards”,选择“New 与Fabio等。”。研究得出的HCC标志物Intedeukin-8(分子量
Standard”在“Standard”菜单中输入Marker的分子量。点击 11098.12 Da)相对应。结果表明,Quantity One软件可用于
“Type”下面的小箭头。执行“Match.Standard Curve”,点击 分析电泳结果。
万方数据
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万方数据
4. 4 Interna/Ma//cbw,Ch/na.Feb.201 1.VoL 6.月钒l
3讨论 应,45512 Da与SCCA、TGF一131、GP73相对应。在这种对应
中,基本每条条带所得到的分子量比这些蛋白真正的分子
凝胶扫描成电泳图片时要求有一个较高的分辨率,为
量均小一些,但差值很小,在3.2%范围。这个误差可能是
尽量使凝胶上的每个条带清晰可见,本研究选择了9600的
由于电泳和条带数据化的误差所致。该方法具有适用于大
分辨率。软件自动识别泳道、条带,这就要求泳道、条带直
量临床样本的初筛,具有节约成本、重复性好、所需时间短、
且分界清楚,在上样时我们做到上样量的统一及适中,在进
所需设备要求低的优点。因此,我们认为该模型是完全可
行到脱色这一步时,我们发现用脱色液2(10%醋酸)浸泡
以应用于大样本蛋白组学差异初步筛查。
凝胶,脱色后所得的凝胶上半部分较下半部分宽大,整个胶
图胀为一上宽下窄的梯形,泳道随之倾斜,相同分子量条带 参考文献
不处于同一直线上,扫描后的胶图泳道、条带软件几乎不能
[1] 中国抗癌协会肝癌专业委员会.原发性肝癌的临床诊断与分期
识别,需要手动建立,且条带相对位置发生变化。用10%醋
标准[J].中华肝脏病杂志,200l,9(6):324.
酸浸泡凝胶至底色呈现浅蓝色后,再换用脱色液1浸泡至
[2]Ren Y,Can B,Law s,et a1.Hepatoeyte growth factor promotes cancer
底色干净,对脱色步骤进行如上改良后,凝胶脱色不仅彻底 cell migration and angiogenie faetom expression:a prognostic mlll'ker
而且为一标准长方形,软件自动识别泳道及条带过程顺利, of human esophageal squamous cell carcinomas[J].Clin Cancer
最大程度的消除了人为因素的影响。分子量的预测首先建 Res.2005,11(17):6190—6197.
[3]spadam A,Ajeiio a1.Serum ehromosranin-A in hep-
立在泳道和条带都已经创建好的基础上。而后人为一些泳 A.Morace C。el
atocellular carcinoma:Diagnostic utility and limim[J].World J Gas-
道上的条带加上一个已知的标准,通过不同泳道和条带之
troenterol。2005,11(13):1987—1990.
间的对比绘制回归曲线,通过回归曲线的走向进而预测特
[4]GianneHi G,Marinosci F,Tremtoli P,et a1.SCCA antigen combined
定条带上的分子量。我们还可在一次电泳中多跑几条不同
with alpha—fetoprotein as
serologic markers of HCC[J].Int J Cancer,
分子量成分的marker,通过不同marker之间的相互校正,减
2005,i17(3):506—509.
少分子量的误差,提高预测的分子量的准确性。此外,不同
[5]Song BC,ChungYH。Kim JA,et a1.Transforming growthfaetor-betal
的凝胶预测得到的相同位置的条带分子量也不尽相同。为 88 a useful serologic nlKtrker of small hepatoceilular carcinoma[J].
此,我们对所有凝胶经过校正后得到的分子量进行统计,取 Cancer,2002,94(1):175—180.
其平均值。Marker除了分子量确定外,还有浓度的具体说 [6】Marrew JA,Romano PR.Nikotaeva O,et a1.GP73,a resident GoIgi
明,所以marker不仅可用于分子量的测定,还可用于计算每 #yeopromin。is a novel 8erllm marker for hepatoeeUular cal_cinonw,
个泳道条带的灰度值。在计算条带灰度值时,Quantityone [J].J Hepatol,2005,43(6):1007—1012.
[7]Looi KS,Nakayasu Es,Dsez RA,et a1.Using proteomic approach tO
软件可自动选定条带的灰度范围或者在软件无法自动识别
identify tumor-associatod antigens a8 nulrkel's in hepatoeellular carei—
的时候进行手动选择,软件可以自动去掉凝胶背景颜色以
noma[J].J Proteome Ros,2008,7(9):4004—4012.
消除各凝胶因染色脱色不同而引起灰度值的差异。为了得
[8]Poon RT,Ho JW,T0ng CS,et a1.Prognostic significance of∞mm
到更精确的条带灰度值,减少软件在自动或手动框定条带 vascular endothelial growth factor and endestatin in with
patients
范围时产生的误差,我们除了采用marker的部分条带灰度
hepatocellular carcinoma[J].Br J Stag,2004。91(10):1354一
值建立标准曲线外,部分还用于数据输出后的校正调节。 1360.
本研究对各32份的健康体检者和肝癌患者血清进行 [9]IX;Ward。Y Cheng,G N 7Kontchou,et a1.Preclinical and post-t胁
了蛋白质差异比较研究。将两组比较,选择差异有统计学 rtmnt changes in the HCC—associated∞m“proteome【J].British
Journal of Cancer,2006,95(10):1379—1383.
意义的蛋白分子量与已经发现的特别是目前临床上得到广
[10]Grizzi F,Franceschini B.Hamfick C,el:a1.Usefulness ofcancer.tes-
泛认可的原发性肝细胞癌血清肿瘤标志物进行比较,所得
tls antigens as biomarkers for the diagnosis and treatment of hepato-
到的10条差异带中,除1条的分子量为40124 Da找不到相
cellular carcinoma[J].Journal of Translational Medicine。2007。5:
对应分子量的标志物。其余的9条,分子量分别为81664
3.
Da、4965l Da、23997 Da、18812 Da、17135 Da、14024 Da、
(收稿日期:2010.10-25修回日期:2010—12—10)
12593 Da、1126l Da分别与HGF、CgA、Mn.SOD、VEGF
、NY.ESO.1、LAGE.1、13-2一Moicroglobulin、Interleukin-8相对
万方数据
5. 一维凝胶电泳图谱数字化定量比较法的建立及验证
作者: 胡蝶飞, 李国坚, 吴继周, 臧宁, 宁秋悦, HU Die-fei, LI Guo-jian, WU Ji-zhou
, ZANG Ning, NING Qiu-yue
作者单位: 广西医科大学第一附属医院感染性疾病科,南宁市,530022
刊名: 内科
英文刊名: CHINESE MEDICAL DIGEST INTERNAL MEDICINE
年,卷(期): 2011,06(1)
参考文献(10条)
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diagnosis and treatment of hepatocellular carcinoma[外文期刊] 2007
2.DG Ward;Y Cheng;G N′Kontchou Preclinical and post-treatment changes in the HCC-associated serum
proteome 2006(10)
3.Poon RT;Ho JW;Tong CS Prognostic significance of serum vascular endothelial growth factor and
endostatin in patients with hepatocellular carcinoma[外文期刊] 2004(10)
4.Looi KS;Nakayasu ES;Dsaz RA Using proteomic approach to identify tumor-associated antigens as
markers in hepatocellular carcinoma[外文期刊] 2008(09)
5.Marrero JA;Romano PR;Nikolaeva O GP73,a resident Golgi glycoprotein,is a novel serum marker for
hepatocellular carcinoma[外文期刊] 2005(06)
6.Song BC;Chung YH;Kim JA Transforming growth factor-beta1 as a useful serologic marker of small
hepatocellular carcinoma 2002(01)
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8.Spadaro A;Ajello A;Morace C Serum chromogranin-A in hepatocellular carcinoma:Diagnostic utility
and limits[外文期刊] 2005(13)
9.Ren Y;Cao B;Law S Hepatocyte growth factor promotes cancer cell migration and angiogenic factors
expression:a prognostic marker of human esophageal squamous cell carcinomas[外文期刊] 2005(17)
10.中国抗癌协会肝癌专业委员会 原发性肝癌的临床诊断与分期标准[期刊论文]-中华肝脏病杂志 2001(06)
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