“饰”宠而“焦”| CNS爆发，修饰组学顶刊合集速递
2021-12-23
中科新生命
1246随着质谱技术的快速发展，翻译后修饰蛋白质组学技术应用越来越广泛，比如在肿瘤临床诊断及机制研究、药理药靶、衰老、感染免疫、胁迫等等诸多方面，相关研究也呈现爆发式的增长。2020-2021年，在Cell、Nature、Science三大顶级期刊上发表的修饰组学相关的文章就多达数十篇，小编整理了部分文章，与大家分享。
01 肿瘤分型与发病机制 研究方向：肺腺癌分子分型和生物标志物筛选 题目：A proteogenomic portrait of lung squamous cell carcinoma 发表期刊：Cell 发表时间：2021.08.05 样本：人肺腺癌组织 组学技术：基因组、转录组、蛋白组、磷酸化修饰蛋白组、乙酰化修饰蛋白组、泛素化修饰蛋白组 主要内容：搜集108例未经治疗的原发性肺鳞状细胞癌的肿瘤组织和癌旁组织进行蛋白基因组学分析。基于多组学数据进行单组和多组无监督聚类分析，获得五种不同的鳞状细胞癌亚型，并发现了多个潜在的精准治疗的新靶点。翻译后修饰层面的研究表明磷酸化、泛素化和乙酰化三种修饰之间的Crosstalk调控肿瘤代谢。 研究方向：小儿脑癌分子分型和发病机制研究 题目：Integrated Proteogenomic Characterization across Major Histological Types of Pediatric Brain Cancer 发表期刊：Cell 发表时间：2020.11.25 样本：小儿脑癌临床组织样本 组学技术：基因组、转录组、蛋白质组、磷酸化蛋白质组、靶向蛋白质组 主要内容：采用多组学联合的方法对7种组织，共218例小儿脑癌临床样本进行研究。通过整合蛋白基因组数据揭示了不同于小儿脑癌组织学诊断的新的分型，为疾病治疗提供了新的思路。有趣的是，激酶（AKT1）在RNA和蛋白质水平没有显著变化，而磷酸化水平显著上调，提示了磷酸化蛋白质组学数据的重要性。 研究方向：乳腺癌分子分型、发病机制和代谢调控网络研究 题目：Proteogenomic Landscape of Breast Cancer Tumorigenesis and Targeted Therapy 发表期刊：Cell 发表时间：2020.11.18 样本：人乳腺癌组织 组学技术：基因组、转录组、蛋白组、磷酸化修饰蛋白组、乙酰化修饰蛋白组 主要结论：整合多组学数据，分析122例原发性乳腺癌临床样本，对乳腺癌进行了分子分型分析。磷酸蛋白质组学研究可揭示肿瘤抑制因子丢失和靶向激酶之间的新联系。乙酰化蛋白质组分析突出了参与DNA损伤反应的关键核蛋白的乙酰化作用，揭示了细胞质和线粒体乙酰化、代谢之间的相互作用。 研究方向：肿瘤机制机理研究 题目：Fat1 deletion promotes hybrid EMT state, tumour stemness and metastasis 发表期刊：Nature 发表时间：2020.12.16 样本：小鼠肿瘤组织 组学技术：转录组、磷酸化蛋白质组 主要内容：该研究利用皮肤鳞状细胞癌和肺肿瘤的小鼠模型，分析了FAT1基因的缺失会加速肿瘤的发生和恶性进展，并促进上皮到间质的混合转变（EMT）表型变化。通过转录组学，磷酸化labelfree蛋白质组学进行调控机制研究，揭示了Fat1缺失会激活CAMK2-CD44-SRC轴，刺激间质状态的ZEB1表达，这种丧失也能使EZH2失活，促进负责维持上皮状态的SOX2表达。这个研究对于个体化的药物治疗，以及 FAT1 突变癌症患者的预后具有重要意义。 02 神经生理及退行性疾病 研究方向：衰老 题目：Rewiring of the ubiquitinated proteome determines ageing in C. elegans 发表期刊：Nature 发表时间：2021.07.28 物种：线虫 组学技术：泛素化修饰组 主要内容：通过建立线虫中的泛素化蛋白质图谱揭开全蛋白质组水平的泛素化动力学特征对于衰老的影响。研究发现随着衰老的进行机体中出现了广泛的去泛素化过程，这会损害蛋白酶体靶点蛋白的清除，从而揭开了衰老过程中的泛素化修饰的动态变化图谱，为延长人类的寿命、健康变老这一研究提供了新的见解。 研究方向：昼夜节律 题目：Circadian rhythms in the absence of the clock gene Bmal1 发表期刊：Science 发表时间：2020.02.14 样本：小鼠皮肤成纤维组织、肝组织 组学技术：转录组、蛋白质组、磷酸化蛋白质组 主要内容：在机体中广泛存在的Bmal1基因被认为能作为机体主要的分子计时器的关键部分，但本研究发现，在Bmal1基因敲除小鼠中，在没有任何外源性驱动因素影响的情况下，转录组、蛋白质组和磷酸化蛋白质组的结果显示组织样本呈现24小时振荡（昼夜节律反应），并持续2-3天。这表明Bmal1敲除个体中有其他调控24小时节律的分子机器，进一步揭示影响昼夜节律的所有特定分子机制对于开发靶向作用健康组织的新型疗法至关重要。 03 病原微生物感染 研究方向：感染与免疫 题目：The Global Phosphorylation Landscape of SARS-CoV-2 Infection 发表期刊：Nature 发表时间：2020.06.28 物种：非洲绿猴肾细胞 组学技术：蛋白质组、磷酸化蛋白质组 主要内容：该研究使用新冠病毒SARS-CoV-2侵染Vero E6细胞为模型，选择多个侵染的时间点，通过蛋白组学和磷酸化蛋白组学系统解析了新冠病毒侵染细胞的过程，结果显示磷酸化修饰在迅速侵染过程中有更为重要的作用，并发现了新的针对异常磷酸化通路的潜在候选药物。 04 胁迫响应 研究方向：热激响应 题目：Ubiquitination is essential for recovery of cellular activities after heat shock 发表期刊：Science 发表时间：2021.06.25 物种：人胚肾细胞 组学技术：泛素化修饰组 主要内容：该研究通过对不同胁迫处理后的细胞中泛素化组学的大规模分析，发现不同的胁迫处理会引起不同泛素化修饰的改变。研究人员重点对热应激诱导的泛素化修饰进行了深度分析。研究发现泛素化修饰是细胞从多种热应激诱导的细胞胁迫中恢复所必需的，其中包括mRNP重构的逆转、应激颗粒的解聚、核质运输功能以及蛋白质合成的恢复。该工作建立了新颖的泛素化组学的鉴定方法，揭开了泛素化修饰在细胞响应不同胁迫过程中大规模蛋白质组学的变化。 05 植物发育与抗逆 研究方向：植物生长发育与胁迫 题目：The calcium-permeable channel OSCA1.3 regulates plant stomatal immunity 发表期刊：Nature 发表时间：2020.08.26 物种：拟南芥 组学技术：蛋白质组、磷酸化蛋白质组、基因组 主要内容：该研究通过生化和定量磷酸化蛋白质组学发现在用细菌鞭毛蛋白衍生肽PAMP flg22处理后的几分钟内，免疫受体相关胞质激酶BIK1便与OSCA1.3 N末端胞质环相互作用并使其磷酸化。遗传和电生理数据表明，OSCA1.3是Ca2+渗透通道，而BIK1介导的其N端磷酸化可增加该通道的活性。重要的是，OSCA1.3及由BIK1介导的磷酸化对于免疫过程中气孔关闭至关重要。因此，该研究确定了植物普遍存在的Ca2+通道及其在免疫信号传递时导致气孔关闭的激活机制，并揭示了Ca2+内流机制对不同胁迫响应的特异性。 研究方向：植物蛋白谱图绘制 题目：Mass-spectrometry-based draft of the Arabidopsis proteome 发表期刊：Nature 发表时间：2020.03.11 物种：拟南芥花序和种子样品、细胞培养和愈伤组织样本、叶和根样本 组学技术：转录组、蛋白质组、磷酸化蛋白质组 主要内容：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，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，为其它植物的发育与逆境应答过程奠定了基础。
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