软骨是一种独特的组织，具有丰富的细胞外基质（ECM）1还有一种单细胞类型，软骨细胞。然而，提供长骨和脊椎关节表面的永久性透明软骨和负责软骨内骨生长的瞬时生长板软骨在细胞表型和蛋白质组成上都不一致。在关节软骨中，软骨细胞形成形态上不同的区域，包括扁平细胞的表面区域、稀疏的中间层和软骨-骨交界处钙化软骨中嵌入的肥大软骨细胞的深层。在成熟的关节软骨中，这些软骨细胞很少分裂。相反，生长板软骨中软骨细胞的活跃分裂和扩张是轴向和附件骨骼元件生长的主要机制（参见). 生长板软骨细胞从软骨-骨交界处最远端的骺软骨中的储备区细胞池进入成熟过程。这些小圆细胞分化为盘状增殖软骨细胞，这些软骨细胞排列成柱状并决定骨生长的轴。软骨细胞随后进入有丝分裂前增生期，体积膨胀，形成完全分化的肥大软骨细胞，为血管侵入和软骨改建成骨提供了一个生态位(1).
软骨在软骨内骨化中的作用。
A类和B类间充质细胞浓缩并分化形成软骨细胞，合成胶原蛋白II和富含聚集蛋白的ECM，为软骨内骨化提供软骨模板（分析）。C类，当中心软骨细胞成熟并肥大时，初级骨化过程开始。天和E类，肥大的软骨钙化，为血管侵袭提供了生态位。钙化的软骨被原骨所取代，原骨随后被重塑，形成次生骨和骨髓。这个过程从原基中心向外辐射，发育出高度有序的生长板，将软骨骨骺与骨骨干分开。F类和G公司随着骨的生长，软骨细胞在骨骺内形成次级骨化中心，软骨细胞停止增殖并发生肥大。这在不同的骨骺中发生的频率不同。H（H）在人类中，初级和次级骨化中心在青春期后融合，而在成年小鼠中，生长板软骨的狭窄区域仍然存在。
在人类中，生长板中软骨细胞成熟的破坏导致遗传性骨骼发育不良，严重程度从轻度侏儒症不等(例如Schmid型干骺端软骨发育不良与早发性骨关节炎(例如多发性骨骺发育不良）对围生儿致死率的影响(例如软骨发育不全）。尽管这些骨骼发育不良个别罕见，但每10000个活产婴儿中，就有2-5个受到影响（参考文献。2). 骨骼发育不良的潜在突变经常损害软骨细胞外基质成分的精确组装和相互作用，突出了细胞外基质网络在软骨细胞分化、组织和生存中的关键作用(3). 除了ECM完整性的丧失外，内质网（ER）应激和未折叠蛋白反应的激活也有助于病理学(4).
显微解剖小鼠软骨区的微阵列分析产生了软骨细胞亚群的差异mRNA表达谱(5–7). 然而，软骨发育的蛋白质组学水平分析具有挑战性，因为可用组织有限，且可溶性较差的基质成分占主导地位(8). 生长板和关节软骨蛋白质组分析的新方法(9–11)特别是使用基于溶解性的组织分离，使用双向电泳和毛细管HPLC-tandem MS提高了细胞内和细胞外软骨蛋白质组的覆盖率(12,13). 在这项研究中，我们使用小鼠股骨头软骨来鉴定与软骨细胞分化和软骨发育相关的新蛋白质体内根据组织形态学和FACS选择软骨细胞分化状态有明显差异的发育阶段。出生后第3天（P3），股骨头软骨主要由未成熟的储备软骨细胞构成，第3周（P21），这些细胞主要被成熟的前增生细胞和肥大细胞所取代。
使用无标签定量质谱法对P3和P21软骨提取物进行蛋白质组学分析，以高置信度鉴定出703个非冗余蛋白质。使用贝塔二项分布对光谱计数数据建模，我们鉴定了146个显著差异表达的蛋白质(q个< 0.01). 为了从差异表达蛋白组中提取功能信息，使用注释、可视化和集成发现数据库（DAVID）识别了丰富的基因本体（GO）术语。许多差异表达蛋白在软骨发育过程中是新的，包括ECM成分、细胞粘附蛋白和一组钙结合ER管腔蛋白，即网织钙蛋白。我们的蛋白质组分析结果通过对选定ECM成分的免疫组织化学分析进行验证，揭示了与软骨细胞增殖、成熟和肥大区域相关的不同区域表达模式。
