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想发高分不是梦——蛋白质组学助力解决AD研究难题

【字体: 时间:2020年05月20日 来源:吉凯基因

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  下面我们以这篇最新发表在Cell子刊Neuron上的文章来看看利用TMT-LC-LC-MS-MS从蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学上得到的成果。作者:王诗熠

今天我们来聊一聊磷酸化蛋白质组学。

随着高精度质谱在准确度、灵敏度上的日益精进,利用液质串联的多级质谱进行蛋白质组学的深度挖掘越来越受欢迎,目前已发表许多高分文章,并推动了biomarker筛选、疾病机制解释等多领域的发展。

全蛋白质组学助力biomarker筛选是最常见的研究类型,但除此之外,越来越多的修饰蛋白质组学也期望用多级质谱得到更多的修饰通路注解、修饰蛋白富集与疾病机理的关系。而在所有的翻译后修饰中,蛋白质磷酸化是最普遍存在的,是生物体内最重要的共价修饰方式之一。

细胞增殖、发育、分化、信号转导、细胞凋亡、神经活动、肌肉收缩及肿瘤发生等过程在内的所有生命活动都受着蛋白质的磷酸化和去磷酸化这一可逆过程的影响。在哺乳动物的细胞生命周期中,大约有30% 的蛋白质可以发生磷酸化修饰。蛋白质磷酸化可以发生在多种氨基酸上,其中以丝氨酸 (S) 最多、苏氨酸 (T)次之、酪氨酸 (Y) 相对较少。通常对于磷酸化蛋白质组学的研究,大家会利用免疫沉淀、金属氧化物TiO2或者Fe-金属螯合柱IMAC等方法首先实现对S、T、Y磷酸化肽段的富集以提高鉴定效率,高亲和力酪氨酸磷酸化基序抗体还可以特异性富集酪氨酸磷酸化肽段。然后利用TMT(Tandem Mass Tag)多肽体外标记技术区分不同样品中的肽段,结合LC-MS/MS蛋白质定量的方法,就可以实现大规模磷酸化蛋白质的定性定量分析了。

下面我们以这篇最新发表在Cell子刊Neuron上的文章来看看利用TMT-LC-LC-MS-MS从蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学上得到的成果:

这是一篇研究阿尔茨海默症(AD)分子网络的文章,从多层次的蛋白质组学出发,结合基因组学和转录组学,揭露了AD疾病进展中的机制、临床相关性和功能相关性内容。

AD不像肿瘤类疾病那样研究思路清晰,AD在痴呆之前有长期的无症状阶段,这是AD研究的困难所在。这篇文章通过蛋白质组学上的研究,为AD的研究带来了新的思路。

作者对90个人脑样品首先进行了全蛋白质组学的分析,得到了14513个蛋白的准确定量和深度覆盖。并通过对AD疾病进展中的蛋白质组变化研究,得到了17个通路中的173个差异表达蛋白,形成了3个全蛋白质组簇(WPCs)研究体系。

另一方面,通过磷酸化肽段的TiO2富集法和质谱检测,鉴定到了7083个磷酸化蛋白,46612个磷酸化肽段和34173个磷酸化位点,通过生信聚类分析说明了AD组的磷酸化蛋白质组变化最为剧烈。并将各阶段的873个差异表达磷酸肽分成4个主要的磷酸肽簇表明了AD不同阶段中蛋白磷酸化的高度动态性和主动性。对磷酸化蛋白质组的分析还展现了一个新的分子调控层,补充了全蛋白质组所得到的信息。

作者将得到的多层次蛋白质组学结果结合多组学研究,整合后优先考虑与AD相关的分子和通路,包括淀粉样级联、炎症、补体、WNT信号、TGF-b和BMP信号传导、脂质代谢、铁稳态和膜转运。多层组学方法识别了AD进展过程中的蛋白质网络,这些丰富的数据有望刺激后续的研究,提供潜在的CSF biomarker,加深对AD发病机制的认识,并促进诊断和治疗这一毁灭性疾病的新策略诞生。

看了这篇研究,各位老师是不是很想来一次多层次的蛋白质组学分析,找到更多更广的有用信息呢?吉凯基因可以助力质谱法研究蛋白质组学,无论是全蛋白质组的定性定量,还是磷酸化的翻译后修饰,亦或是关键蛋白质的验证,统统给你满意的结果。

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