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看!转录蛋白联合分析如何在生长发育研究中发出10分的文章!

2018-09-25
中科新生命
3042

果蝇作为发育生物学研究的遗传模型,在胚胎发育研究中,转录层面已有较多的研究,但在蛋白层面,只局限于特定某个发育时期的报道,然而胚胎发育周期的蛋白层面研究仍相对匮乏。今天的多组学专栏要分享的文章结合了转录组和蛋白组分析,研究果蝇的胚胎发育机制。


往期的专栏内容可以点击文末“阅读原文”进行查看,或打开链接:http://dwz.cn/MxxVuPaT



文献小笔记

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The developmental proteome of Drosophila melanogaster

GENOME RESEARCH IF=10.1


研究材料

果蝇胚胎发育周期(胚胎、幼虫、蛹、成虫)15个节点的组织样

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技术方法

蛋白组学;转录组学


技术路线


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主要研究内容


1. 蛋白组学分析

本文利用label free蛋白组的方法,对以上15个节点(每个节点4个生物学重复)的果蝇样本进行5h的深度质谱检测,共检测到8549 个蛋白。其中在≥2/4重复中表达的共7952个蛋白(左下),对这些蛋白进行PCA分析,可以看到很清晰的蛋白聚类(右下)。其中15个时间点都有表达的有4627个蛋白,命名为核心蛋白组(Core proteome)

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2. 核心蛋白及蛋白表达的动态变化

通过对核心蛋白组(左下韦恩图交集)的分析,发现其中有≈1400个蛋白在果蝇的生命周期表达量相对稳定(例如肌动蛋白、微管蛋白、热激蛋白等)(右下)2000个蛋白的表达量发生了显著改变,暗示其与发育的时空特异性有关。 

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3. 发育进程相关蛋白的分析

为了研究跟果蝇生长发育相关的蛋白,作者进行了ANOVA分析,发现跟发育进程相关的差异蛋白共1535个(左下)。经GO分析,发现与与有丝分裂调控、细胞周期、发育所需的激酶系统相关的蛋白得到显著富集,基于以上数据,作者区分了胚胎发育的早期阶段(0-6h)和晚期阶段(12-20h):早期主要有细胞骨架重塑蛋白、微管结合蛋白、翻译相关蛋白等的高表达,而后期主要是组织变态发育相关蛋白的高表达(右下)。

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4. 发育进程相关蛋白的分析

为了研究发育相关基因表达的时空特异性,作者将果蝇发育蛋白组的数据与RNA表达数据进行联合分析,结果发现,随着发育进程的进行,蛋白组学表现出更高的复杂性(左下),且蛋白组学与转录组学的表达量的相关性≤0.5;进一步发现,两者的相关性是非同步的,蛋白组延迟约4-5h。

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5. 特殊蛋白的分析

前面提到,文章进行5h的深度质谱测序,因此容易鉴定到很多低丰度、特殊的蛋白。结合蛋白鉴定的二级质谱图,文章发现了很多长度小于100个氨基酸的蛋白、非编码区及假基因编码的蛋白,这无疑很大程度丰富了果蝇现有的数据库。



总结与扩展


a) 蛋白组学特色:蛋白组5h的深度分析,很大程度丰富了果蝇现有的数据库。

b) 多组学特色:转录组联合蛋白组分析发现,两个组学的表达水平呈弱相关性,且蛋白组学的复杂性很高,提示了蛋白组研究的重要意义。


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