综述：骨骼肌蛋白质组学：挑战与机遇

这篇综述深入探讨了骨骼肌蛋白质组学（MS-based proteomics）的最新进展与技术挑战，强调了其在解析运动适应、代谢调控（如胰岛素抵抗/T2D）及干细胞（MuSCs）功能中的关键作用。作者系统梳理了动态范围大、高丰度收缩蛋白干扰等独特难题，并展望了空间蛋白质组学（DVP）和单细胞技术等未来方向。

　　

骨骼肌蛋白质组学的挑战

骨骼肌占体重的30-40%，是运动和代谢调控的核心器官。然而，其蛋白质组分析面临独特挑战：高丰度收缩蛋白（如肌球蛋白、肌联蛋白）占蛋白质总量的50%以上，产生的胰蛋白酶肽段数量远超其他组织（如心脏或肾脏），导致质谱检测动态范围受限。例如，小鼠骨骼肌中仅前10种高丰度蛋白产生的肽段数量是其他组织的10倍（图1B）。

分离与分馏技术的突破

为克服动态范围限制，研究者开发了多种策略：

1. 亚细胞分馏：线粒体富集揭示氧化磷酸化（OXPHOS）和TCA循环蛋白在代谢疾病中的变化。例如，人类骨骼肌线粒体蛋白质组中22%为线粒体蛋白，远高于全蛋白质组的4.8%。
2. 生化分馏：纳米颗粒捕获技术区分肌原纤维（MyoF）与非肌原纤维蛋白，但可能增加技术变异（CV达31.5%，图2C）。
3. 空间蛋白质组学：冷冻切片结合质谱成功解析了肌肉-肌腱连接处（MTJ）的蛋白质梯度分布。

纤维类型特异性蛋白质组

骨骼肌纤维分为慢缩型（I型）和快缩型（IIA/IIX/IIB），其蛋白质组差异显著：

• 代谢特征：I型纤维富含线粒体蛋白（如OXPHOS复合物），而IIB型依赖糖酵解。单纤维蛋白质组分析发现，STAC3（兴奋-收缩偶联蛋白）在IIX/D和IIB纤维中高表达，而膜修复蛋白Mitsugumin-53（Trim72）在I型纤维中上调。
• 功能关联：钙敏感性（pCa₅₀）与肌钙蛋白C亚型表达呈正相关，而核糖体蛋白丰度与收缩力相关。

肌肉干细胞（MuSCs）的蛋白质组探索

MuSCs的激活与再生能力受蛋白质翻译调控：

• 关键调控因子：CPEB1通过调控MyoD表达促进干细胞激活，而PRMT5缺失会完全抑制成年小鼠的肌肉再生。
• 技术革新：甲醛固定联合去交联技术保留了静息态MuSCs的蛋白质组，但需权衡样本损失与数据质量。

运动与代谢重塑的分子图谱

运动通过磷酸化网络重塑骨骼肌功能：

• 运动模式差异：耐力运动激活AMPK-mTORC1通路，而抗阻运动特异性调控C18ORF25（ARKN2）的S67磷酸化，该位点与人类运动员的肌肉横截面积相关。
• 胰岛素抵抗：磷酸化蛋白质组发现AMPKα2-S377和MINDY1-S441是胰岛素敏感性的核心调控位点，其异常与2型糖尿病（T2D）患者的葡萄糖摄取缺陷相关。

未来展望

前沿技术如深度视觉蛋白质组学（DVP）和单细胞多组学将揭示骨骼肌的空间异质性。同时，自动化样本处理（如Evosep One系统）和高通量质谱（Orbitrap-Astral）有望实现临床规模的个性化蛋白质组分析，为代谢疾病和肌肉衰老提供新靶点。