Proteome-wide analyses og human stem cell differentiation using quantitative mass spectrometry and bioinformatics

Inigo Barrio-Hernandez

Publikation: AfhandlingPh.d.-afhandling

Abstract

Udviklingen fra encellede til mere komplekse multicellulære organismer medbragte den fordel at have celler som er fuldt ud specialiserede til én bestemt funktion. Denne specialisering kommer på bekostning af evnen til at undergå celledeling, hvilket nødvendiggør en population af mindre specialiserede celler kaldet stamceller. Celledifferentiering er den proces hvormed en celle går fra stamcelle til specialiseret celletype, og dette er blevet et vigtigt forskningsområde indenfor adskillige felter, eksempelvis regenerativ medicin. Specialiseringen involverer en stor forandring i proteinekspression og i cellesignaleringer, initieret af proteinfosforylering, hvilket gør det til et ideelt område at studere ved hjælp af massespektrometi-baseret kvantitativ proteomics og fosfoproteomics. Identificering of kvantificering af tusindvis af proteiner og modificeringer i eksperimenter af stort omfang skal dog kobles med computerbaserede analyser.

Arbejdet præsenteret i denne afhandling viser styrken af massespektrometri-baserede studier kombineret med bioinformatisk analyse til at udrede de molekylære mekanismer i celledifferentiering, i embryonisk og voksent organismeniveau. I artikel 1 fokuserede vi på den første dag i osteoblastdifferentiering. SILACbaseret kvantificering af fosforyleringer og proteiner fulgt af bioinformatisk analyse på forskellige niveauer tillod os at belyse signaleringsbegivenheder som orkestrerer denne proces. Vi var i stand til at forudsige og påvise PRKD1’s involvering i reguleringen af RunX2, samt andre vigtige signaleringsveje i osteoblastdifferentieringen. I artikel 2 opsatte vi et SILAC baseret kvantitativ forsøg til at studere human primær myoblastdifferentiering. Vi anvendte c-fuzzy clustering til at gruppere de forskelligt regulerede proteiner i forbindelse med muskeldifferentiering: cellecyklusstandsning, celleadhæsion, cellemigrering og myofibril formering. In silico transskriptionsfaktoranalyse komplementerede denne information, men var samtidig i stand til at følge proteiner potentielt involverede i myofibril udvikling samt muskelsygdomme; eksemplificerende styrken af vores model. I artikel 3 studerede vi rollen af MDM2 i de første skridt af adipocytdifferentiering. Vi benyttede to præ-adipocytiske mutantcellelinjer udtrykkende forskellige niveauer af MDM2 i et SILAC baseret assay, for at undersøge forskelle i proteinekspression. Transskriptionsfaktoranalyse viste STAT’s involvering, og opfølgende forsøg viste medieringen af CRTC transskriptionsfaktorer i forbindelse med reguleringen af adipocytdifferentiering. I artikel 4 studerede vi Pim2 kinasens rolle i hESC. SILAC baseret kvantitativ fosfoproteomicsstudier, koblet med Pim2 inhibitorer og tilfældig differentieringsinduktion, tillod os at bestemme en population af direkte og indirekte substrater som yderligere viser Pim2’s involvering i overgangen mellem selvfornyelse og differentiering.
OriginalsprogEngelsk
Bevilgende institution
  • Syddansk Universitet
Vejledere/rådgivere
  • Blagoev, Blagoy, Vejleder
  • Kassem, Moustapha, Bivejleder
UdgivelsesstedOdense
Udgiver
StatusUdgivet - mar. 2016

Note vedr. afhandling

Afhandlingen kan læses på SDUs bibliotek. 

Fingeraftryk

Dyk ned i forskningsemnerne om 'Proteome-wide analyses og human stem cell differentiation using quantitative mass spectrometry and bioinformatics'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

Citationsformater