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Cathepsin D是一种属于天门冬氨酸肽酶家族的肽酶。已有足够的证据表明，Cathepsin D与癌症的发生和发展过程密切相关，然而，它参与这些过程的分子机制仍不清楚。本研究在Cathepsin D knockdown的T-RExTM HeLa细胞老化模型基础上，开展了其相关分子机制的初步研究。我们首先考察了Catheps in D knockdown之后对HeLa细胞周期的影响。流式细胞仪分析显示，Cathepsin D knockdown造成了细胞周期活动显著受阻，大约88.1±2.3％的细胞阻滞在G2/M期。继而，我们采用细胞培养条件下稳定同位素标记技术(stable isotope labeling by amino acids in cell culture，SILAC)对Cathepsin Dknockdown前后的HeLa细胞胞浆、细胞核和溶酶体的蛋白质组进行了定量分析。我们用差速离心和密度梯度技术逐一分离富集细胞器，利用SDS-PAGE的分子筛效应将每一个细胞器的完整蛋白质分离成10或15个组分，并加入胰蛋白酶在胶内完全水解蛋白质，最后我们使用高精度质谱仪LTQ OrbitrapVelos测定了所分离的细胞器蛋白质，并应用软件MaxQuant对质谱数据进行肽段搜索和蛋白质定量计算。我们发现，Cathepsin Dknockdown可造成HeLa细胞的胞浆、细胞核和溶酶体蛋白质组的显著变化，其中266和161个蛋白质在胞浆中丰度上调和下调，71和84个蛋白质在细胞核中丰度上调和下调，42和107个蛋白质在溶酶体中丰度上调和下调。与其它两个细胞器相比较，溶酶体内丰度下调的蛋白质比例显著增加，同时溶酶体丰度差异蛋白中有7个蛋白质为溶酶体组成蛋白质，其中5个下调蛋白质参与分子转运过程，提示Cathepsin D knockdown可能影响了蛋白质从胞浆到溶酶体的转运过程。通过IPA(Ingenuity Pathway Analysis)分析，我们进一步发现，细胞核中对Cathepsin D knockdown敏感的蛋白质中大约17％是细胞周期调控蛋白质，其中HMGA1、PARP1、TOP2A、NPM1、TPR等蛋白质，已有报道说明它们可能与G2/M细胞周期相关。而胞浆丰度差异蛋白中所有与蛋白质合成相关的核糖体蛋白丰度均增加，提示Cathepsin D knockdown可能引起核糖体装配数量增多，从而引起蛋白质合成过程增加。综上，本文对细胞器的定量蛋白质组分析对于解析Cathepsin D knockdown引发的细胞老化和G2/M阻滞的机制提供了深入研究的分子基础。