ArrayJet生物芯片点样仪助力能量代谢对骨骼肌发育机制的研究
骨骼肌由多个单核成肌细胞融合而成，该过程受成肌细胞增殖和分化的影响。鉴于蛋白质是大多数生物过程的执行者，因此在蛋白质水平上进行调控因子和机制的研究，成为理解骨骼肌发育的重要基础。常见的蛋白质组学研究方法如聚丙烯酰胺凝胶电泳、质谱分析技术、无标记蛋白质组学技术等，皆在成本、分辨率和灵敏度上有一定局限性。与其相比，蛋白质芯片和抗体芯片技术，利用抗体阵列结合和识别生物样本中大量待测蛋白质，不仅具有高灵敏度和高特异性的特点，还可以大大减少样本的消耗，为蛋白质组学分析提供了高通量的技术手段。家禽中的鸡作为肌肉研究的理想模式生物，其相关的抗体阵列十分有限，因此，有必要建立高通量的鸡肌肉抗体阵列对骨骼肌的生长发育进行探索。已有研究表明能量代谢可影响骨骼肌的生长，能量代谢包括物质代谢和能量产生，两者相互协调。其中线粒体复合物可抑制肌管形成和肌细胞生成素表达，而糖酵解代谢产物乳酸可以重塑细胞代谢谱，促进成肌细胞增殖和分化，但是目前能量调节对骨骼肌的具体调节机制还不清楚。
文章题目为“Chicken muscle antibody array reveals the regulations of LDHA on myoblast differentiation through energy metabolism”于2023年10月发表在International Journal of Biological Macromolecules杂志，作者来自于广东省农用动物基因组学与分子育种重点实验室和农业部鸡遗传育种与繁殖重点实验室。
在这项研究中，作者开发并使用了由5263种单抗组成的鸡肌肉蛋白抗体微阵列，对鸡原代骨骼肌母细胞的增殖和分化进行研究。首先从小鼠腹水中收集纯化的蛋白免疫抗体，使用英国ArrayJet公司的生物芯片点样仪Marathon（新型号Mercury 100）点印在硝化纤维素膜包被的玻璃片上，每个样品10nl。随后用生物素标记蛋白样品混合物（提取自成肌细胞和肌小管）对玻片进行孵育，完成后用链霉亲和素杂交，最后使用荧光芯片扫描仪检测Cy3荧光信号。其中(荧光信号强度-背景)/背景信号>2.5的阵列点被定义为阳性点（见图1）。芯片筛选结果发现：在糖酵解过程中起重要作用的乳酸脱氢酶(LDHA)，在成肌细胞的增殖到分化过程中显著上调。因此，作者对LDHA在肌肉形成中的能量代谢调节作用做了进一步的研究和验证。研究表明，LDHA可促进糖酵解和三羧酸（TCA）循环，通过增强柠檬酸（NADH）循环抑制电子传递链（ETC）氧化磷酸化，进而提供促成肌细胞分化的中间代谢物。此外，LDHA也促进了糖酵解过程中Akt磷酸化，激活PI3K-Akt通路诱导肌细胞分化。因此作者发现了LDHA在调节骨骼肌生成中的新机制，即通过调节细胞辅酶Ⅰ（NAD+）水平进而影响成肌细胞分化和线粒体功能。
图1：鸡肌肉抗体阵列的构建
（A）鸡肌肉抗体阵列构建工作流程概述.（B）部分样品的SDS-PAGE蛋白丰度分析，银染显色(左)，用Image J分析每个样品每个条带的蛋白丰度(右)，所有单条带的丰度值不超过每个蛋白总丰度值的30%。Lane1 -9代表:100日龄兴化鸡(XH)骨骼肌，100日龄隐性白普利茅斯岩鸡骨骼肌，1日龄XH骨骼肌，18胚龄XH骨骼肌.（C）3只免疫小鼠的血清抗体采用SAS-PAGE和银染进行分析，结果显示小鼠1具有最强的免疫应答和最高的抗体多样性。Lane1-3表示小鼠1血清分别稀释1000倍、2000倍、5000倍；Lane 5-7表示:小鼠2血清分别稀释1000倍、2000倍、5000倍；Lane9-11表示:小鼠3血清分别稀释1000倍、2000倍、5000倍.（D）ELISA评估三种免疫小鼠的血清抗体效价.（E）Elisa对随机选取的188株细胞株上清液进行价态测定.
作者通过首个家鸡肌肉的抗体阵列，对成肌细胞发生过程中涉及的蛋白谱进行生物信息学分析，发现了能量代谢在增殖到分化转变中的关键作用。能量代谢相关蛋白LDHA进一步被证实通过调节骨骼肌的糖酵解和线粒体能量代谢过程，影响成肌细胞的增殖和分化。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.127629
Arrayjet位于英国爱丁堡，专注于提供生物芯片应用领域的解决方案及服务。自2000年公司成立即致力于开发新型生物样品喷点方案–喷墨式液体处理平台，该系统于2006年上市，目前用户遍布全球27个国家。
Mercury系列产品采用独特的飞行喷墨点样技术实现行业第一的快速、非接触式微量液体处理。同时上万种不同样品可以进行快速点样，专利的上样模块配合高通量的点样喷头保障您的点样操作快速、无污染，更低的上样体积可有效减少样品损失，使您的珍贵样品物尽其用。
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