背景:现代蛋白质组学面临关键瓶颈:人类基因组基因数量与真正驱动生物过程的功能性蛋白质型(proteoform)种类之间存在巨大差距。方法:论文关注高分辨率系统绘制这些蛋白质型的迫切需求,认为分子生物学真正前沿在于蛋白质变体的精确鉴定与分类。其核心是基于“2DE-pattern”数据库的发展与扩展,该平台旨在通过二维电泳(2DE)捕获蛋白质物理现实,数据库信息由2DE分离蛋白质型后接shotgun ESI LC-MS/MS获得。该库2020年启动,包含多个以异构体为中心的蛋白质型模式,可免费使用。结果:研究人员报告了加入数据库的新增数据与所有更新,数据库升级为更面向研究,并集成工具以便便捷比较分析数据。结论:新增内容与增强功能使该数据库可被视作知识库。
研究背景方面,蛋白质组学在深入解析与大量蛋白质型相关的蛋白质异质性时,信息量迅速增长,存储与利用这些信息的需求突出。已知开放数据库如NCBI、ExPASy旗下的NeXtProt与UniProt、Human Protein Atlas、Proteoform Atlas、PRIDE、PeptideAtlas等各具基础,但SWISS-2DPAGE已停用。二维凝胶电泳(2DE,two-dimensional gel electrophoresis)可依等电点(pI)与分子量(MW)分离蛋白质型并直观存图,虽后续用bottom-up质谱,但整体被称为top-down integrative proteomics(自上而下整合蛋白质组学)。研究人员指出,真正瓶颈不是鉴定蛋白质,而是表征蛋白质型;因此建设以2DE原理组织蛋白质型模式(pattern)的“2DE-pattern”数据库具有补位价值。论文发表在《Proteomes》。
主要关键技术方法上,研究人员采用三种互补策略:经典/虚拟2DE,以实验凝胶或理论pI/MW加FASP定量构建图谱;sectional 2DE(分区2DE),将整块凝胶分96区、按MW维度1–12与pI维度A–H坐标消化鉴定不可见蛋白质型;semi-virtual 2DE(半虚拟2DE),仅按等电聚焦分离后再鉴定。样本队列来源包括胶质母细胞瘤细胞系Glia-L、人胚肺成纤维细胞LEH、肝癌细胞系HepG2、肝癌组织HCC及健康对照HCCCONTROL;鉴定流程含ESI LC-MS/MS与SearchGUI,要求每蛋白两个唯一肽段,用emPAI(exponentially modified protein abundance index,指数修正蛋白丰度指数)估丰度。