大骨节病（Kashin-Beck disease，KBD）是一种慢性、变形性、软骨退行性损伤的地方性骨关节炎（OA），KBD作为一种环境相关疾病，其软骨损伤机制十分复杂。西安交通大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系韩晶副教授课题组，聚焦蛋白质组学和糖蛋白组学，明确了差异蛋白、糖蛋白及N-糖基化修饰位点在KBD软骨损伤中的关键作用，为揭示KBD软骨损伤机理、鉴定生物标志物以及筛选潜在软骨损伤修复的作用靶点提供了科学依据。
课题组根据年龄和性别匹配9名KBD和9名OA患者，基于LC-MS蛋白质组学定量分析，在KBD和OA之间共发现375种差异表达蛋白质，其中121和254种蛋白质在KBD组中观察到上调或下调。GO分析表明，差异表达蛋白与细胞连接和信号传感器活性有关。KEGG和PPI分析识别出4条信号通路（ECM -受体相互作用、黏着斑、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）-蛋白激酶B（Akt）和Ras）参与软骨变性。该研究发表在Scientific Reports，影响因子4.996，韩晶副教授为唯一通讯作者，2018级硕士研究生雷剑为该研究第一作者（目前就读于复旦大学攻读博士学位）。
图1. KBD与OA差异表达蛋白之间的相关作用分析图
基于此，课题组进而对上述KBD和OA患者关节软骨开展N-糖基化蛋白质组学研究。通过对比蛋白和糖蛋白组学数据，寻找差异表达的蛋白质及其N-糖基化位点。研究发现了与187种N-糖基化蛋白相关的278个不同的N-糖基化位点，包括ITGB1、LRP1、ANO6、COL1A1、MXRA5、DPP4和CSPG4，这些蛋白质及其N-糖基化位点可能与KBD发病过程相关。KEGG分析发现4条可能与KBD发病相关的信号通路，分别为ECM -受体相互作用通路，黏着斑通路，吞噬体通路，蛋白质消化和吸收通路。该研究发表在International Journal of Biological Macromolecules期刊，影响因子为8.025，韩晶副教授为唯一通讯作者，2019级硕士研究生吕艺蓁为第一作者（目前就职于陕西省人民医院）；劳环系2020级博士研究生邓欢为共同第一作者，其目前以第一作者或共同第一作者发表SCI 论文 6篇，中文核心2篇。
图2. KBD及OA在蛋白组学与N-糖基化蛋白组学中的差异表达蛋白
课题组同时选取来自性别和年龄匹配的KBD（n = 9）、OA（n = 9）以及正常成人（n = 9）的软骨样品。以正常成人为对照，共鉴定出594种N-糖蛋白和1146种N-糖基化肽段，关键信号通路（如吞噬体、ECM-受体相互作用、溶酶体、黏着斑、蛋白质消化和吸收）中差异表达的N-糖蛋白包括ITGB1、COL2A1、COL7A1、CHST-3、CHST-4、THBS2、LAMP2、GUSB、BMP8A、TNC等，主要通过干扰ECM和软骨细胞基本成分的合成与分解，干扰物质或信息的传递，导致KBD软骨的退变和降解。本研究发表在Cells期刊，影响因子为7.666，韩晶副教授为该研究第一作者/第一通讯作者，2020级博士研究生邓欢为该研究共同第一作者。
图3. N、OA和KBD膝关节软骨N-糖蛋白组学基本鉴定信息
大骨节病蛋白和糖蛋白组学系列研究，由韩晶副教授主持，获得国家自然科学基金（81872567, 81402639） 深圳市科技计划自由探索项目（JCYJ20170816100755047）等项目的资助。韩晶副教授课题组现有全日制博硕士研究生21名，主要从事骨与软骨疾病的发病机制及其蛋白、糖蛋白组学研究、 软骨修复材料的制备和生物学评价、职业有害因素识别及职业人群健康促进（机制和防护）、环境污染物（多环芳烃、重金属元素和PM2.5等）与慢性病的关系等研究。
