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糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)是一种以长期高血糖为主要指标的代谢紊乱综合症,伴随着多种并发症及合并症,其中以2型糖尿病的发病率最高。越来越多的证据显示,胰腺β细胞功能的下降是2型糖尿病发病机制的核心。然而我们目前对于引起胰腺β细胞功能紊乱的分子机制层面信息还知之甚少。磷酸化是调节胰岛素分泌的一个重要参与因子,尽管近年来随着多组学技术的发展和普及,利用基因组、转录组或者基于高分辨质谱的蛋白质组学来研究2型糖尿病的案例已层出不穷,但是磷酸化修饰在因胰腺β细胞功能紊乱而伴随的关键信号通路转变中的机制尚不清楚。因此,从磷酸化修饰组学的角度揭示调控胰岛素分泌的分子机制具有十分重要的研究价值。2019年6月4日,来自德国马普生物化学研究所的Matthias Mann团队在国际著名期刊Cell Metabolism上发表文章,利用磷酸化修饰组学探寻影响胰岛素分泌的分子信号通路,为之后2型糖尿病的药物靶点研发和治疗提供了坚实的科学依据。作者采用Label-free的技术对正常小鼠和肥胖糖尿病小鼠的胰岛组织进行了蛋白质组和磷酸化修饰组学的分析,一共鉴定到6500个蛋白以及13000个磷酸化肽段。研究发现GSK3-PDX1轴是控制胰岛素分泌的关键信号节点,抑制GSK3能恢复胰腺β细胞面对高糖处理时正常分泌胰岛素的能力。研究精读1、糖尿病小鼠胰岛组织内蛋白和磷酸化整体水平发生显著变化...
发布时间: 2019 - 06 - 24
近日,New Phytologist( IF=7.299 )在线发表了浙江大学园艺系卢钢教授团队和澳大利亚Newcastle大学环境和生命科学学院阮勇凌教授团队合作的最新研究成果Evidence for a specific and critical role of mitogen-activated protein kinase 20 in uni-to-binucleate transition of microgametogenesis in tomato。该研究发现SIMPK20在花粉发育单核到双核的的转化过程发挥重要功能,其中蛋白质组学技术为揭示具体的调控机制提供分析基础。丝裂原活化的蛋白激酶(MAPKs)调节植物生长的各个环节,然而其在植物生殖发育过程中的潜在功能现在知道的还不是很清楚。本篇文章针对SIMPK20这种植物特异性的D型MAPK展开研究。研究者首先运用CRISPR/Cas9或RNAi技术敲除或敲低SIMPK20,研究结果表明花粉的生存能力受到显著抑制。进一步转录组和蛋白组分析发现SIMPK20敲除后显著减少番茄中控制糖和生长素代谢的蛋白表达并且扰乱了花粉发育过程中单核到双核的转化。野生型 (WT) 和 CR-9 型番茄雄蕊中DEGs的表达分析最后研究者通过蛋白-蛋白互作分析证明SIMPK20可能通过调控下游蛋白SIMYB32来促...
发布时间: 2019 - 06 - 24
2019年6月,国际专业学术期刊 Science of the Total Environment(IF =4.610)在线发表了山东农业大学王金信教授团队题为Unravelling mesosulfuron-methyl phytotoxicity and metabolism-based herbicide resistance in Alopecurus aequalis: Insight into regulatory mechanisms using proteomics的最新研究成果。文章通过蛋白质组学+靶向蛋白质组学PRM验证等方法,揭示了作物生产中杂草植物对除草剂耐药性的机制,为农业领域提高作物产量提供一定的指导意义。 杂草植物对全世界的作物生产带来了严重的威胁,其进化出的非靶向位点依赖的抗性(NTSR)是一种研究较少的多基因特征,使得杂草植物对于除草剂具有非常强的抗性。已有的研究表明细胞色素P450s能提高甲基二磺隆(Mesosulfuron-methyl)这种高效除草剂的代谢速率进而可能在NTSR 中发挥作用,但更深入的机制现在知道的并不多。山东农业大学王金信教授团队运用iTRAQ蛋白质组学定量技术针对没有抗性和有抗性的看麦娘这种杂草进行研究,差异蛋白分析结果表明除草剂会造成杂草植物在光合作用、氧化还原平衡等过程的损伤。相比之下,抗...
发布时间: 2019 - 06 - 21
近年来,随着技术的不断进步,蛋白质组逐步从方法学研究进入到了实际应用阶段,并在包括精准医学在内的各个研究领域中大放异彩。然而相比技术上更加成熟的基因组和转录组测序而言,蛋白质组学技术在通量、灵敏度和定量可靠性方面仍然有比较明显的差距,而这些差距的根本原因,还是在于蛋白质组的复杂度极高,而质谱仪的分离和检测能力有限。虽然,人们通过一些体外的标记试剂(如TMT/iTRAQ)和采集分析方式(如DIA)试图在有限的硬件能力上做一些改进,但是仍然不能从根本上来解决问题。令人欢欣鼓舞的是,这个困扰领域多年的问题在近期取得了重大的突破,这就是以新增的“离子淌度(ion mobility)“为特征的4D蛋白质组技术的出现。和常规的3D蛋白组相比,新一代的4D蛋白组学充分利用了第四维ion mobility的信息,实现了更加specific的匹配,在扩大检测深度的同时提高了准确性,独特的性能使其成为蛋白组学复杂样本深入研究的利器,使得许多其他科学问题与临床运用的探索成为可能。在日前召开的美国ASMS大会上,添加了离子淌度的4D蛋白质组学技术成为了焦点:Thermo公布添加离子淌度的新一代质谱仪登场,Bruker联合Matthias Mann、Ruedi Aebersold和Juergen Cox教授等公布了4D-LFQ的两类解决方案——diaPASEF和MBR-ddaPASEF,...
发布时间: 2019 - 06 - 14
在美国ASMS大会上,添加了ion mobility维度的4D蛋白质组学技术成为了焦点。继2018年底,Matthias Mann从硬件革新的角度阐释了其巨大的潜力之后[1],今年5月27日同样来自马普研究所的Jurgen Cox组发表了关于4D label-free的shotgun定量方法,通过四维对齐的方式显著减少了missing value,并提高了定量的准确性[2]。仅仅几天之后的5月31日,Matthias Mann和Reudi Aebersold组又联合在bioRxiv上发布了新的数据非依赖采集的4D lable-free定量方式——diaPASEF[3],并在随后的ASMS大会上进行了展示(图1)。 图1 在ASMS大会上关于4D label-free的diaPASEF方法的报告Shotgun(也被称为DDA)是目前广泛使用的蛋白质组学方法,随着软硬件技术的发展,其在检测深度、通量和定量准确性方面都取得了巨大的进步,并在临床样本的分析中取得了诸多应用。然而, DDA方法因为其采集的随机性导致了其在定量重复性上的巨大挑战。相反,采用分段式采集的DIA的思路则解决了随机性的问题,并在重复性上有着出色的表现。然而传统DIA也有其本身的困境:其分段式采集导致了谱图的复杂性极高,给后续的分析带来巨大困难。缩窄采集窗口可以降低这种...
发布时间: 2019 - 06 - 14
近日,蛋白质组学Top期刊Mol Cell Proteomics发表了福建农林大学林向民教授团队琥珀酰化修饰组学的文章,研究揭示赖氨酸琥珀酰化修饰在著名的鱼类病原体——嗜水气单胞菌的生理调控机制。蛋白琥珀酰化修饰组学分析结果表明,琥珀酰化修饰参与多种代谢途径和生物过程,包括翻译、蛋白运输和中心代谢途径等,在s -核糖同型半胱氨酸裂解酶 (LuxS) 赖氨酸的K23和K30位点琥珀酰化正调控群体感应自诱导因子AI-2的产生,最终改变其与另一病原体溶藻弧菌的竞争力。文章通过对嗜水气单胞菌琥珀酰化修饰组学的分析,更全面地了解琥珀酰化修饰变化蛋白对重要生理功能,将有助于预防和治疗这一重要病原体。文章的第一作者是姚祖杰博士,景杰生物为该研究的蛋白质琥珀酰化修饰质谱检测提供了技术支持。 众所周知,大多数蛋白质的翻译后修饰(PTMs)是动态的、可逆的,对调节各种生物体的细胞生理和病理至关重要。在不同种类的细菌中发现了许多不同的PTMs,包括磷酸化、糖基化、亚硝基化和酰化。其中赖氨酸酰化修饰是细菌中最重要的PTMs之一。与真核生物蛋白一样,细菌赖氨酸琥珀酰化(Ksucc)在进化上是保守的,并参与核心代谢途径,包括三羧酸(TCA)循环、糖酵解和丙酮酸代谢。因此,对生物体内Ksucc的全面鉴定对于理解不同生理条件下的基本生物活动和反应机制至关重要。虽然PTM谱已被鉴定为某些细菌种类...
发布时间: 2019 - 06 - 10
多潜能性(pluripotency)是指高等植物细胞,在伴随胚胎发育的同时逐渐丧失了发育成个体的能力,仅具有分化成有限细胞类型以及构建组织的潜能的特性。比如我们熟知的干细胞就是一种具有多潜能性的细胞。近日,美国国立卫生研究院的研究人员在国际专业学术期刊Cell Systems上发表了一篇采用多组学的分析方法揭示多潜能分期进展的动力学的文章。多潜能干细胞是高度动态和持续发展的,多潜能性的原始态(naive)和始发态(primed)这两种状态在之前已经被深入研究过,但是对两者的中间状态和转换过程知之甚少。在本研究中,研究人员通过研究从原始态到始发态的多潜能性的胚胎干细胞的蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学,转录组学和表观基因组学,综合性地分析了胚胎着床前到着床后胚层分化的多能态转变动力学,结果发现磷酸化蛋白质组学具有快速、急性和广泛变化的特点,且优先于其他三类组学的有序变化。通过本研究,研究人员对潜能性阶段进展的多层控制提出了新的见解,并为调控潜能性状态转变的模型机制奠定了基础。文献精读1. 胚胎干细胞多能性的多组学图谱为了揭示蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学,转录组学和表观基因组学在从原始态(naive)到始发态(primed)多能性转变过程中的时间动力学,有研究人员使用了一个先前验证过的系统来诱导小鼠原胚胎干细胞(ESCs) 植入上胚层样细胞(EpiLCs)。在由ESC到EpiLC...
发布时间: 2019 - 06 - 10
蛋白质组学是精准医学研究的核心内容,为癌症早期发现、良恶性诊断、分型和个性化用药、疗效监测和预后判断等提供了更精确、更可靠的信息,使精准医学更加精准。目前目前肿瘤学领域进展迅猛,蛋白质组学方法已在多种肿瘤,如肺癌、肝癌、胃癌、结直肠癌、膀胱癌、肾癌等疾病的临床研究与诊治中取得突破。Nature主刊:中国人类蛋白质组计划发现肝癌精准治疗新靶点Nature主刊:卵巢癌及附近基质的大队列蛋白质组学分析Cell:首次报道结肠癌大样本队列的蛋白基因组学研究Nature:利用蛋白质组学鉴定皮肤黑色素瘤扩散性生物标志物案例01Nature主刊:中国人类蛋白质组计划发现肝癌精准治疗新靶点肝细胞癌是全球癌症死亡的第三大原因。感染乙型肝炎病毒是发展肝细胞癌的主要危险因素之一,特别是在东亚地区。虽然手术治疗可能在早期阶段有效,但发生这种癌症后的五年总生存率仅为50-70%。2019年2月28日,军事科学院军事医学研究院生命组学研究所、国家蛋白质科学中心(北京)、蛋白质组学国家重点实验室贺福初院士团队、钱小红教授团队联合复旦大学附属中山医院樊嘉院士团队等开展的早期肝细胞癌(early-stage hepatocellular carcinoma)蛋白质组研究成果在Nature上在线发表。本篇文章首次描绘了早期肝细胞癌的蛋白质组表达谱和磷酸化蛋白质组图谱,发现了肝癌精准治疗的新靶点。研究人员运用Label-...
发布时间: 2019 - 06 - 03
泛素化是一种常见的翻译后修饰类型(PTM),目前研究较多的是赖氨酸K48 位点的泛素化,能够标记受损或错误折叠的蛋白质,随后通过蛋白酶体进行降解。此外,其他赖氨酸残基如K63位点的泛素化,则主要介导细胞内信号事件,包括通过自噬的线粒体蛋白质周转更新、蛋白质亚细胞定位和转录调节。之前有关蛋白质泛素化的研究主要集中在半衰期较短的蛋白质上;而泛素化对长半衰期蛋白质(LLPs)的影响以及对成年人寿命的调节作用尚不清楚。2019年5月21日,来自中国科学院生物与化学交叉研究中心的张耀阳课题组与刘南课题组在国际知名期刊Nature Communications上在线发表了与衰老相关的泛素化蛋白质组学研究成果。作者绘制出果蝇成体的体细胞组织和生殖组织中长半衰期蛋白质的全景图,并证实了H2A泛素化水平的降低,会显著延长果蝇的寿命和健康生存期。该项研究不但发现H2A泛素化是一种进化上保守的衰老标志物,同时还将表观遗传调控与衰老联系起来,为进一步揭示衰老相关疾病或生理性衰退的分子机制,提供可靠的理论依据。作者首先通过哺乳动物稳定同位素标记(SILAM)技术,对不同年龄段的果蝇组织(头部、肌肉和睾丸)中的长半衰期蛋白质组,进行了准确的定性和定量 (图1a)。结果显示蛋白质组的表达水平呈现年龄依赖型变化,并且年轻个体和年老个体具有不同的蛋白质周转更新率(图1b)。肌肉、头部和...
发布时间: 2019 - 05 - 31
人参皂苷(Ginsenoside)是从五加科植物(人参、西洋参、三七等)中提取和转化出来的一种固醇类化合物,更是天然抗癌活性成分,目前已经被广泛用于癌症辅助治疗。常用的人参皂苷有Rh2、Rg3、Rk2、Rh3、aPPD等。然而能够和靶蛋白互作,发挥抑癌作用的具体人参皂苷成分仍然未知。近几年基于高分辨质谱的蛋白质组学技术已经被成功应用到了多项中药研究中。新技术的发展为更好的解释人参皂苷的抑癌作用机制提供了可能。近日,南开大学药学院白钢教授、侯媛媛副教授团队在著名学术期刊Journal of Proteome Research上发表论文, 利用TMT蛋白质组学定量技术揭示了人参皂苷的抑癌作用机制。研究人员通过对人参皂苷提取物处理的非小细胞肺癌A549细胞系进行定量蛋白质组学和磷酸化修饰组学分析,发现Ras蛋白在多个功能通路中都起到了调节作用,预示着它很有可能是人参皂苷中某一成分的靶蛋白。除此之外,研究人员利用亲和质谱技术筛选出三个Ras结合配体,分别为:20(s)-PPD, 20(s)-Rh2 和20(s)-Rg3。文献精读1、人参皂苷处理引起肺癌细胞内大量蛋白和功能通路变化作者分别用人参皂苷提取物(处理组)和DMSO(对照组)对非小细胞肺癌A549细胞系处理6小时,然后提取全蛋白进行定量蛋白质组学和磷酸化修饰组学(组学策略)。共鉴定到5499个蛋白,以及4820个蛋白上的9135个磷...
发布时间: 2019 - 05 - 27
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