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蛋白质激酶家族是目前抗癌药物开发最主要的研究目标,磷酸化修饰组学广泛应用在癌症研究中,监测癌症的磷酸化修饰组变化有望为激酶抑制剂的优化治疗提供指导。然而,由于手术后缺血对样本的影响或建立模型时癌细胞特性的变化,监测的数据可能不能准确反映患者体内的磷酸化修饰组状态。相比之下,内镜下取活组织样本可实现快速冷冻保存,为临床磷酸蛋白组学提供了新的思路。今天介绍的这篇文章,于近日发表在国际专业学术期刊Theranostics上。研究人员报道了一种基于胃癌内镜下活检术的磷酸化蛋白组学研究方法,表明通过胃镜活检的磷酸化修饰组学分析能够帮助在临床上更准确的监测治疗性激酶的活性,并最终成为精准医疗的有用工具。1、基于内镜活检的磷酸化蛋白组学分析方法研究人员对5个胃癌患者进行肿瘤活检和正常胃活检,运用TMT标记定量进行优化的磷酸化蛋白组学(质谱策略),对采集到的同一患者的内窥镜肿瘤/正常胃粘膜组织样本(样本策略)进行定量比较。图1 本研究的实验方法综述2、磷酸化蛋白组学分析结果研究者从内镜活检样本中鉴定到了4034个磷酸化蛋白质和14687个磷酸化位点,是以往穿刺活检样本的磷酸化组学研究鉴定位点的2倍,表明研究所用的分析方法拥有很高的鉴定深度。比较来自癌组织和正常粘膜的样本,研究发现两者间磷酸化信号差异显著,癌组织中DNA损伤反应(DDR)相关的通路显著富集。表明内镜活检能够准确反映组织中癌细胞的致癌...
发布时间: 2020 - 03 - 18
拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为最为广泛应用的模式植物,在分子遗传学、植物学以及农业科学的研究中发挥了重要的作用。对拟南芥的研究丰富了我们对植物生物学的理解,并影响了生命科学的众多其他领域。拟南芥基因组测序早在2000年就由国际合作完成,也是第一种完成全基因组测序和分析的植物,此后科研人员进一步在基因组和表观基因组水平上对其自然变异进行研究并取得了一系列重要成果。然而作为生物学过程的主要执行者,蛋白质组在拟南芥中的研究却远没有那么全面。2020年03月11日,德国慕尼黑工业大学Bernhard Kuster研究团队及合作研究人员在Nature上发表题为Mass-spectrometry-based draft of the Arabidopsis proteome的论文,研究者对拟南芥的30种组织进行蛋白质组、磷酸化修饰组以及转录组的定量分析,共鉴定到了18210个蛋白和43903个磷酸化位点并系统地揭示了蛋白质复合体的组织特异性和磷酸化调控的信号通路,是目前拟南芥蛋白质表达丰度与磷酸化翻译后修饰最为系统全面的研究。研究者首先通过非标记定量蛋白质组学和RNA-seq对拟南芥30种组织样本进行分析。RNA-seq一共检测并定量到27655个蛋白编码基因,质谱一共定量到18210个蛋白,占基因组的66%并远高于已有研究数据。进一步,作者通过IMAC技术富集磷酸化多...
发布时间: 2020 - 03 - 18
ROS和氧化还原信号的失调是导致组织随年龄增长而生理衰退的潜在原因之一。翻译后修饰调节过程中产生活性氧(ROS)和相关物质,这些物质通过半胱氨酸的共价修饰来调控蛋白质的功能。半胱氨酸氧化反应快且可逆,是蛋白质的功能和定位的关键调控机制。但ROS修饰的靶蛋白在体内介导的组织特异性生理机制尚不清楚。2020年3月5日,国际顶级学术期刊Cell在线发表了美国哈佛医学院Edward T. Chouchani团队最新研究成果。在该研究中,研究人员开发了Oximouse,一个全面的小鼠半胱氨酸氧化还原蛋白组学图谱,揭示组织内的半胱氨酸氧化还原网络具有组织选择性。此外,研究人员还全面鉴定了氧化还原修饰的疾病网络,为氧化还原失调和组织衰老之间长期存在的联系建立了系统的分子基础。1、高深度半胱氨酸氧化蛋白组学研究研究人员通过合成半胱氨酸反应性磷酸标签(CPTs)化合物去标记细胞裂解液以达到提升半胱氨酸氧化蛋白组学检测深度的目的。作者开发了一种全蛋白组范围内对可逆氧化的硫醇进行标记的策略,结合TMT标记技术,达到在一个实验中同时分析多个生物学重复的目的(组学策略)。作者从16周龄和80周龄的雄性C57BL/6J小鼠中各取10个器官(样本策略)来测定活组织中蛋白半胱氨酸氧化综合谱图。实验结果揭示尽管氧化还原蛋白组在各组织中具有相似的体居群特征,但每个组织中许多高度修饰的位点表现出组织特异性。图1、高深度...
发布时间: 2020 - 03 - 16
蛋白质磷酸化是生物体中较常见的一种蛋白质翻译后修饰方式,它可以通过激发、调节诸多信号通路进而参与调控生物体生长、发育、逆境应激、疾病发生等多种生命过程,所以磷酸化一直是生物学研究的重点与热点。但是基于DDA分析的定量磷酸化蛋白质组学正面临着检测通量和定量稳定性等方面的突破。虽然DIA技术的发展,提供了更为稳定的定量结果,但是其应用于磷酸化等修饰组学检测一直比较困难。这一困难的核心,在于谱图解析的困难,不但需要预先建立参考库,而且在修饰位点的错误定位问题上也没有很好的解决方式。2020年2月,哥本哈根大学Jesper Olsen在国际专业学术期刊Nature Communications报道了一种快速且稳定实现磷酸化高通量分析的方法——基于directDIA的高深度定量磷酸化蛋白质组学。在该研究中,使用directDIA方法可以不用预先建立参考库,拥有更加准确的定位信息,并且可以在15min的短梯度内鉴定超过20000个磷酸化肽段,极大提高了磷酸化检测的通量、深度和平行性。1、DDA和DIA、dDIA定量磷酸化蛋白质组学深度的比较在本文中,作者应用DDA的最佳实验方法,即15分钟LC-MS/MS梯度进行后续对比,分别鉴定出DIA洗脱组前体和磷酸肽的数量分别是DDA肽谱匹配和磷酸肽数量的三倍(图1b),且DIA显示重复之间的磷酸肽鉴定有明显更高的overlab(图1c,d),DIA的相...
发布时间: 2020 - 03 - 16
近日,植物学领域专业期刊The Plant Journal发表题为Expression of a dominant-negative AtNEET-H89C protein disrupts iron-sulfur metabolism and iron homeostasis in Arabidopsis的论文。美国密苏里大学Ron Mittler团队基于timsTOF Pro质谱仪的4D蛋白质组学以及靶向蛋白质组学,结合转录组学分析,对拟南芥中AtNEET蛋白的功能进行深入探讨,揭示了AbNEET蛋白在拟南芥中调节铁-硫代谢和铁稳态中的重要作用及分子机制。铁-硫(Fe-S)簇在植物的多种代谢和调节通路中都发挥着重要作用。它们在细胞内的合成和调动受到非常严格的调节,保护和区域划分。最近发现了一组哺乳动物中的2Fe-2S蛋白,称为NEET蛋白,它们被认为通过调动2铁-2硫(2Fe-2S)簇从线粒体向细胞质转移在很多人类疾病中扮演重要角色。AtNEET蛋白是拟南芥NEET蛋白家族中唯一的成员,可定位在植物细胞的线粒体和叶绿体中,被猜测在保持拟南芥铁元素和活性氧(ROS)稳态的过程中发挥重要作用。尽管拟南芥AtNEET蛋白可能与人类NEET蛋白在功能发挥层面有一些相似性,但是关于它在植物中的具体功能仍不清晰。本文中,研究人员发现扰乱AtNEET的功能将破坏2Fe-2S簇从叶绿体2Fe-...
发布时间: 2020 - 02 - 28
SUMO化修饰是一种普遍存在、动态可逆的蛋白翻译后修饰类型,虽然修饰过程与泛素化过程很相似,又称为“小泛素化”,但是SUMO化修饰具有与泛素化修饰截然不同的功能。泛素化修饰的靶分子主要被蛋白酶体降解,而SUMO化修饰介导靶分子定位与功能调节。SUMO化循环过程与泛素化循环过程相似,包括活化、结合、连接、修饰和解离等过程,其修饰过程涉及SUMO活化酶(E1,包括Aos1和Uba2)、SUMO结合酶(E2,包括Ubc9)和SUMO连接酶(E3,包括PIAS、RanBP2和PC2)。PIAS1(protein inhibitor of activated STAT1)蛋白是一种可以抑制信号转导与转录激活子1(STAT1)的特异性抑制蛋白,同时具有SUMO连接酶E3的活性,参与多种转录因子的活性调控和多种蛋白质的SUMO化修饰。PIAS1在肿瘤细胞的生长进程中具有关键作用,并可因不同类型的肿瘤而发挥促进或抑制肿瘤进展的作用,是癌症治疗的一个重要潜在靶点,并可作为抗炎因子调节炎症细胞粘附和抑制炎症损伤。在肺癌、前列腺癌、乳腺癌、淋巴瘤等肿瘤中,PIAS1可以通过促进DNA修复,促进肿瘤细胞的增殖和转移,抑制肿瘤细胞的凋亡等作用,正向调控肿瘤的发生发展。而在依赖MAPK信号途径激活而实现细胞快速增殖的肿瘤,如胃癌、结肠癌等中,PIAS1可通过抑制MAPK信号途径从而抑制肿瘤的进一步发生发展。然...
发布时间: 2020 - 02 - 28
肿瘤细胞转移进入颅内结构和脑脊液是晚期黑色素瘤最严重的并发症之一。多达5-7%的黑色素瘤患者会出现软脑膜黑色素瘤转移,这些患者的预后很差,通常平均存活8-10周。当前对于软脑膜黑色素瘤转移(Leptomeningeal Melanoma Metastases,LMM)患者的脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)环境几乎一无所知,难以制定有效的治疗策略。日前,国际专业学术期刊Clinical Cancer Research( IF=8.911)在线发表了美国佛罗里达州坦帕市莫菲特癌症研究中心团队的最新研究成果“Proteomic analysis of CSF from patients with leptomeningeal melanoma metastases identifies signatures associated with disease progression and therapeutic resistance”。 研究人员运用系统的蛋白质组学方法对来自软脑膜黑色素瘤转移(LMM)患者的脑脊液样本进行了分析,研究首次发现LMM患者的脑脊液与没有LMM的患者在生物学上是不同的。研究指出LMM微环境的了解将有助于开发能够延缓疾病进展的新治疗策略。此篇文章中,研究人员对来自黑素瘤软脑膜转移患者的脑脊液标本进行了分析。使用TMT标记蛋白质组学定量技术来...
发布时间: 2020 - 02 - 17
2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了在细胞感知和适应低氧(称为hypoxia)领域取得突出贡献的三位科学家。越来越多的研究显示,低氧参与到包括肿瘤,感染,局部缺血和炎症等疾病的发生发展中。图片来源:诺奖官网低氧诱导因子1α(HIF1α)是应答低氧调控的关键转录因子,它在低氧条件下表达稳定并能入核调控下游基因的表达。除此之外,炎性因子和微生物感染能激活免疫细胞并诱导糖酵解发生,同时也会活化HIF1α[1]。已有的研究表明,在巨噬细胞和树突状细胞的炎症激活过程中,HIF1α和糖酵解途径的代谢物能够促进炎症。同时,低氧和炎症激活伴随的糖酵解通路活化能够增加乳酸的产生和释放并促进细胞外环境的酸化,而高浓度的乳酸可以转运到细胞内作为底物被代谢。细胞感知和适应氧气变化机制示意图之前的研究表明,乳酸会增加T helper 1细胞的分化和干扰素γ(IFNγ)的产生[2]并促进肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的M2样极化以及VEGF表达[3],因此有研究者提出假设,乳酸是否可能通过多种机制抵消HIF1α和糖酵解代谢产物所带来的炎症反应进而促进细胞稳态?令人兴奋的是,关于该假设的研究近些年来取得了突破性的进展。2019年12月9日,免疫学领域专业期刊Nature Reviews Immunology 以“Year in Review”系列专题形式,发表题为The hypoxia–lactate ...
发布时间: 2020 - 02 - 14
O-糖基化修饰(O-GIcNAc)是一种动态可逆的、普遍存在的蛋白质翻译后修饰,广泛参与到诸如转录调控、细胞代谢、信号转导、蛋白降解等生物进程。糖基化蛋白通常位于细胞表面且容易分泌到循环系统中,具有作为疾病诊断生物标志物的巨大潜力。近日,来自国家蛋白质科学中心( 北京)、中国军事科学院军事医学研究院生命组学研究所钱小红团队、秦伟捷团队合作,发表了一种新的集成数据处理策略,基于参考库的MS1特征匹配和MS2识别传播,可快速识别、高深度和可重现的无标记的人类尿液O-糖基化定量蛋白质。这种策略将数据库搜索速度提高了20倍,并使单个样品中完整O-糖肽定量提高了30%-40%,重现性明显提高。运用该集成数据处理策略,作者共在36个健康的人类尿液样本中鉴定出1300个完整的O-糖肽,缺失数据量减少了30%-40%。这是目前尿O-糖蛋白组学的最大数据集,证明了这种新策略在大规模临床研究中的应用潜力。相关研究成果发表在专业学术期刊Analytical Chemistry上。尿液样本糖基化组学分析流程图糖基化作为最复杂的蛋白质翻译后修饰之一,蛋白质组中丝氨酸和苏氨酸残基的广泛存在,以及数十种不同的O-聚糖类型,导致糖基化的数据库搜索需要非常长的时间。搜索典型的尿液O-糖蛋白组的原始MS文件包含120多个MS2谱图,需要花费120多个小时,即使将O-糖肽谱图整理出来,仍需要60个小时。除此之外,由于完...
发布时间: 2020 - 02 - 13
众所周知,已知长期高盐饮食会增加患高血压的风险,进而发展导致心血管疾病和慢性肾脏疾病。高血压与肾病存在密切联系,一方面,肾脏实质性病变和肾动脉病变导致血压升高,这种关联性疾病在继发性高血压中称为肾性高血压(renal hypertension)。另一方面,慢性肾脏疾病有三分之一由高血压导致,长期高血压将造成肾脏不可逆转的器质性损害,导致尿中蛋白质增加,从而引发高血压肾病(hypertensive renal disease)。不管是患有肾病还是患有高血压都会有可能诱发另一种疾病的出现,但人们对其中的具体机制知之甚少。近日,在国际专业学术期刊Science Signaling上发表了一篇采用整合蛋白质组学联合分析的手段研究高血压-肾病转换的文章,德国科隆大学的Gary Siuzdak课题组对高盐饮食诱导的高血压模型大鼠肾脏组织进行蛋白质组学、磷酸化修饰组学和代谢组学分析,揭示了高血压引起肾小球硬化的代谢变化,包括在疾病早期阶段的脂质分解和激活贫血通路,提示通过饮食干预代谢能够有效防治高血压引起的肾脏疾病。研究速读1. DDS大鼠模型与非靶向代谢组学分析研究人员首先建立了一个具有高血压和蛋白尿特征的大鼠模型(Dahl salt-sensitive,DSS)。首先,研究者使DSS大鼠日常摄入4%的过量盐分,7天后仅观察到血压升,随后至21天血压持续上升并伴有肾损伤。对高盐饮食早期(7天)...
发布时间: 2020 - 02 - 13
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