多肽组学研究如何进阶？从 “看见” 到 “读懂”，挖掘关键多肽分子 —— 植物领域篇
2025-09-19
中科新生命
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多肽也被称为小肽或小蛋白，泛指一类长度介于氨基酸与蛋白之间2-100个氨基酸的小分子物质。广泛参与细胞信号转导、免疫调节、应激响应等关键生命过程，是揭秘生命科学领域的”暗物质”。随着多肽组学（peptidomics）技术的崛起，这片 “暗物质” 疆域正被逐步照亮：在植物科学中，它解锁了作物抗逆、生长发育的调控新机制；在医学领域，它为疾病标志物发现与创新药物开发开辟新路径；在食品领域，它更是功能食品评价的关键抓手。
然而，从 “发现多肽” 到 “用好多肽”，科研人员仍需闯过四道 “硬核关卡”：
样本制备关
多肽稳定性差、易降解，同时提取效率又受样本类型限制，“保得住” 与 “提得多” 成了两难；
检测分析关
低丰度多肽难被捕获，质谱技术的灵敏度与定性准确性不足，导致不少关键分子 “漏网”；
数据分析关
海量质谱数据背后的生物学意义藏得深，生物信息学解读的深度与广度跟不上，难以精准锁定核心多肽；
功能验证关
从 “鉴定出差异” 到 “证明有功能”，缺乏系统性方法，让很多潜在价值分子卡在 “最后一公里”。
如何系统性突破这些瓶颈，实现从 “看见多肽” 到 “读懂多肽” 的进阶？
多肽组学的研究靶点并非 “一盘散沙”，而是聚焦于四类承载关键功能的分子，它们共同构成了生命活动的 “多肽调控网络”：
信号分子：细胞间的 “通信兵”，如细胞因子、生长因子、激素肽等，精准传递生理调节信号，是维持机体稳态的核心；
抗菌肽：抵御病原体的 “防御尖兵”，通过免疫反应阻挡外源入侵，是生物天然免疫体系的关键组成；
功能未确定多肽：待解锁的 “潜力选手”，多来自疾病特异性酶切或未知来源的蛋白碎片，可能在特殊生理 / 病理状态下发挥独特作用；
疾病相关多肽：诊断治疗的 “关键线索”，仅在疾病状态下差异表达，是潜在的生物标志物或药物靶点。
要实现多肽研究的进阶，“碎片化探索” 远远不够，一套从鉴定到转化的 “闭环策略” 才是关键。
从上图所示的研究思路可见，从多肽的鉴定、功能挖掘到机制验证，形成闭环研究策略，是推进该多肽组学领域发展的有效路径。下文将结合植物领域的典型研究案例，为科研人员提供可落地的实践参考。
多肽组学的研究靶点并非 “一盘散沙”，而是聚焦于四类承载关键功能的分子，它们共同构成了生命活动的 “多肽调控网络”：
1.多肽组学图谱构建
题目：Large-Scale Discovery of Non-conventional Peptides in Maize and Arabidopsis through an Integrated Peptidogenomic Pipeline
首次通过多肽组学技术在玉米和拟南芥中大规模发现新型小肽（非经典肽）
发表期刊: Molecular Plant (IF:24.1)
主要研究内容：对单子叶植物玉米和双子叶植物拟南芥的多肽进行提取，结合多肽组学技术在玉米中鉴定出 1993 个 NCPs 和 844 个 CPs，拟南芥中鉴定出 1860 个 NCPs 和 2363 个 CPs。并发现NCPs显著富集于与表型变异和驯化选择相关的基因组区域，提示其可能在植物复杂性状调控中发挥重要作用。
题目：A comprehensive atlas of endogenous peptides in maize
利用多肽组学技术对玉米中内源肽图谱进行构建
发表期刊:Imeta (IF:33.2)
主要研究内容：分析了13种玉米组织，包括6–7节间茎、3叶期幼片、8叶期成熟叶、5天主根、7天侧根、19天营养分生组织、雄穗、未授粉的花丝、雌穗花序、叶原基、授粉后8天胚乳、授粉后20天幼胚，鉴定出 6100 种内源肽段，首次构建了玉米内源肽组的系统图谱。研究进一步通过WGCNA共表达分析揭示了多肽与蛋白质组的调控关系，并发现多肽在染色体上的分布具有区域特异性，为理解植物中多肽的调控网络提供了宝贵资源。
2.多肽的抗菌功能研究
题目：A plant peptide with dual activity against multidrug-resistant bacterial and fungal pathogens
植物来源小肽在植物抗病以及动物疾病感染治疗中的双重作用
发表期刊: Science Advances (IF:12.5)
主要研究内容：该研究从玉米中鉴定出一种新型非经典抗菌肽NCBP1，对多重耐药细菌和真菌均表现出强烈抗菌活性。其作用机制是通过特异性结合细菌膜磷脂酰甘油（PG）和心磷脂（CL），破坏膜完整性，引起功能障碍。该肽在动物模型中显示出良好治疗效果，并能增强植物抗病性，为对抗 MDR 病原体和植物真菌威胁提供了新资源。
3.多肽调控植物生长发育
题目：Plant-specific small peptide AtZSP1 interacts with ROCK1 to regulate organ size in Arabidopsis
植物特异性小肽调节拟南芥器官大小
发表期刊: New Phytologist (IF:8.1)
主要研究内容：植物小肽在生长发育中作用重要，但在器官大小调控中的机制尚不明确。本文旨在研究调控拟南芥器官大小的小肽，阐明其作用机制。 通过鉴定野生型和突变型拟南芥的小肽的变化，发现AtZSP1小肽作为膜蛋白，通过与ROCK1互作调控细胞分裂素信号通路，进而影响器官大小。该研究为植物小肽参与形态建成的分子机制提供了新见解。
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产品技术原理
J Proteome Res. 2021 Aug 6;20(8):3782-3797.
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关于中科新生命
上海中科新生命生物科技有限公司（APTBIO）创立于 2004 年，由原中国科学院上海生命科学研究院蛋白质组研究中心孵化而来，是国内质谱多组学应用领域的开拓者。公司以 “AI + 质谱多组学” 双核驱动创新，构建智能化组学生态。拥有自主知识产权的质谱检测平台与 AI 大数据分析系统，聚焦科技服务、生物医药及大健康消费三大领域，为全球科研机构、医院、药企提供从基础研究到临床转化的一站式解决方案。融合多组学技术与人工智能，围绕生物标志物发掘、药物靶点筛选及个性化诊疗等方向，构建具有国际竞争力的组学数据库与算法模型，推动转化医学进程，加速创新药物研发，成为推动生命科学数字化升级的核心引领者。
