Bestimmung hypoxieinduzierter Expressionprofile auf Transkriptom- und Proteomebene in der Lunge

Einleitung: Veränderungen der Sauerstoffkonzentration führen zu vielfältigen Adaptionen auf systemischer und zellulärer Ebene. Unter Hypoxie kommt es z.B. zu vaskulärer Widerstandserhöhung im pulmonalen Gefäßsystem mit nachfolgendem strukturellen Umbau. Die hypoxieinduzierte Genregulation ist nur ansatzweise verstanden. Um Expressionsregulation auf RNA- und Proteinebene zu bestimmen, wurden zwei Screeningmethoden eingesetzt.

Material und Methoden: RNA wie Proteine wurden aus Lungen-Homogenat von Mäusen gewonnen, die 24h unter Hypoxie gehalten wurden (FiO₂=0,1, Kontrolltiere: FiO₂=0,21). Änderungen im Transkriptom wurden mit 30k 60mer-Oligonukleotid-Glassarrays analysiert (Analyse mit „limma“ in R 1,9.1). Das Proteom wurde mittels 2D-Gelelektrophorese analysiert. Nach Coomassie-Färbung konnten Proteine im Bereich von 10–220 kDa detektiert werden. Zur Identifikation von regulierten Proteinen wurde die Proteomweaver Software 2,2.2 verwendet.

Ergebnisse: Transkripte von 101/32 Genen wurden um mehr als 2x hoch-/herabreguliert gefunden, darunter einige bekanntermaßen unter Hypoxie regulierte Gene. Die Analyse der 2D-Gele zeigte 92/129 um mehr als 2x hoch-/herabregulierte Proteine. Davon wurden 35 über MALDI-TOF identifiziert. Die gefundene Regulation von CAT1 (x2), HMGB1 (x0,27) und SLIM 1 (x6,6) wurde immunhistochemisch und mittels Westernblot bestätigt. Die entsprechenden Transkripte wurden nicht reguliert gefunden.

Zusammenfassung: Beide Methoden liefern Listen teilweise bestätigter, auf Protein- bzw. Transkriptebene regulierter Kandidaten, wobei die Übereinstimmung aber unerwartet gering ist. Diese Studie zeigt, dass i) die Ergebnisse beider Methoden genutzt werden müssen, um valide Einsichten in zellphysiologische Vorgänge zu erhalten und dass ii) die Änderungen auf Proteomebene nicht mit Änderungen auf Transkriptomebene korrelieren müssen.