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糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)是一種以長期高血糖為主要指標的代謝紊亂綜合癥,伴隨著多種并發癥及合并癥,其中以2型糖尿病的發病率最高。越來越多的證據顯示,胰腺β細胞功能的下降是2型糖尿病發病機制的核心。然而我們目前對于引起胰腺β細胞功能紊亂的分子機制層面信息還知之甚少。磷酸化是調節胰島素分泌的一個重要參與因子,盡管近年來隨著多組學技術的發展和普及,利用基因組、轉錄組或者基于高分辨質譜的蛋白質組學來研究2型糖尿病的案例已層出不窮,但是磷酸化修飾在因胰腺β細胞功能紊亂而伴隨的關鍵信號通路轉變中的機制尚不清楚。因此,從磷酸化修飾組學的角度揭示調控胰島素分泌的分子機制具有十分重要的研究價值。2019年6月4日,來自德國馬普生物化學研究所的Matthias Mann團隊在國際著名期刊Cell Metabolism上發表文章,利用磷酸化修飾組學探尋影響胰島素分泌的分子信號通路,為之后2型糖尿病的藥物靶點研發和治療提供了堅實的科學依據。作者采用Label-free的技術對正常小鼠和肥胖糖尿病小鼠的胰島組織進行了蛋白質組和磷酸化修飾組學的分析,一共鑒定到6500個蛋白以及13000個磷酸化肽段。研究發現GSK3-PDX1軸是控制胰島素分泌的關鍵信號節點,抑制GSK3能恢復胰腺β細胞面對高糖處理時正常分泌胰島素的能力。研究精讀1、糖尿病小鼠胰島組織內蛋白和磷酸化整體水平發生顯著變化...
發布時間: 2019 - 06 - 24
近日,New Phytologist( IF=7.299 )在線發表了浙江大學園藝系盧鋼教授團隊和澳大利亞Newcastle大學環境和生命科學學院阮勇凌教授團隊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。該研究發現SIMPK20在花粉發育單核到雙核的的轉化過程發揮重要功能,其中蛋白質組學技術為揭示具體的調控機制提供分析基礎。絲裂原活化的蛋白激酶(MAPKs)調節植物生長的各個環節,然而其在植物生殖發育過程中的潛在功能現在知道的還不是很清楚。本篇文章針對SIMPK20這種植物特異性的D型MAPK展開研究。研究者首先運用CRISPR/Cas9或RNAi技術敲除或敲低SIMPK20,研究結果表明花粉的生存能力受到顯著抑制。進一步轉錄組和蛋白組分析發現SIMPK20敲除后顯著減少番茄中控制糖和生長素代謝的蛋白表達并且擾亂了花粉發育過程中單核到雙核的轉化。野生型 (WT) 和 CR-9 型番茄雄蕊中DEGs的表達分析最后研究者通過蛋白-蛋白互作分析證明SIMPK20可能通過調控下游蛋白SIMYB32來促...
發布時間: 2019 - 06 - 24
2019年6月,國際專業學術期刊 Science of the Total Environment(IF =4.610)在線發表了山東農業大學王金信教授團隊題為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。文章通過蛋白質組學+靶向蛋白質組學PRM驗證等方法,揭示了作物生產中雜草植物對除草劑耐藥性的機制,為農業領域提高作物產量提供一定的指導意義。 雜草植物對全世界的作物生產帶來了嚴重的威脅,其進化出的非靶向位點依賴的抗性(NTSR)是一種研究較少的多基因特征,使得雜草植物對于除草劑具有非常強的抗性。已有的研究表明細胞色素P450s能提高甲基二磺隆(Mesosulfuron-methyl)這種高效除草劑的代謝速率進而可能在NTSR 中發揮作用,但更深入的機制現在知道的并不多。山東農業大學王金信教授團隊運用iTRAQ蛋白質組學定量技術針對沒有抗性和有抗性的看麥娘這種雜草進行研究,差異蛋白分析結果表明除草劑會造成雜草植物在光合作用、氧化還原平衡等過程的損傷。相比之下,抗...
發布時間: 2019 - 06 - 21
近年來,隨著技術的不斷進步,蛋白質組逐步從方法學研究進入到了實際應用階段,并在包括精準醫學在內的各個研究領域中大放異彩。然而相比技術上更加成熟的基因組和轉錄組測序而言,蛋白質組學技術在通量、靈敏度和定量可靠性方面仍然有比較明顯的差距,而這些差距的根本原因,還是在于蛋白質組的復雜度極高,而質譜儀的分離和檢測能力有限。雖然,人們通過一些體外的標記試劑(如TMT/iTRAQ)和采集分析方式(如DIA)試圖在有限的硬件能力上做一些改進,但是仍然不能從根本上來解決問題。令人歡欣鼓舞的是,這個困擾領域多年的問題在近期取得了重大的突破,這就是以新增的“離子淌度(ion mobility)“為特征的4D蛋白質組技術的出現。和常規的3D蛋白組相比,新一代的4D蛋白組學充分利用了第四維ion mobility的信息,實現了更加specific的匹配,在擴大檢測深度的同時提高了準確性,獨特的性能使其成為蛋白組學復雜樣本深入研究的利器,使得許多其他科學問題與臨床運用的探索成為可能。在日前召開的美國ASMS大會上,添加了離子淌度的4D蛋白質組學技術成為了焦點:Thermo公布添加離子淌度的新一代質譜儀登場,Bruker聯合Matthias Mann、Ruedi Aebersold和Juergen Cox教授等公布了4D-LFQ的兩類解決方案——diaPASEF和MBR-ddaPASEF,...
發布時間: 2019 - 06 - 14
在美國ASMS大會上,添加了ion mobility維度的4D蛋白質組學技術成為了焦點。繼2018年底,Matthias Mann從硬件革新的角度闡釋了其巨大的潛力之后[1],今年5月27日同樣來自馬普研究所的Jurgen Cox組發表了關于4D label-free的shotgun定量方法,通過四維對齊的方式顯著減少了missing value,并提高了定量的準確性[2]。僅僅幾天之后的5月31日,Matthias Mann和Reudi Aebersold組又聯合在bioRxiv上發布了新的數據非依賴采集的4D lable-free定量方式——diaPASEF[3],并在隨后的ASMS大會上進行了展示(圖1)。 圖1 在ASMS大會上關于4D label-free的diaPASEF方法的報告Shotgun(也被稱為DDA)是目前廣泛使用的蛋白質組學方法,隨著軟硬件技術的發展,其在檢測深度、通量和定量準確性方面都取得了巨大的進步,并在臨床樣本的分析中取得了諸多應用。然而, DDA方法因為其采集的隨機性導致了其在定量重復性上的巨大挑戰。相反,采用分段式采集的DIA的思路則解決了隨機性的問題,并在重復性上有著出色的表現。然而傳統DIA也有其本身的困境:其分段式采集導致了譜圖的復雜性極高,給后續的分析帶來巨大困難。縮窄采集窗口可以降低這種...
發布時間: 2019 - 06 - 14
近日,蛋白質組學Top期刊Mol Cell Proteomics發表了福建農林大學林向民教授團隊琥珀酰化修飾組學的文章,研究揭示賴氨酸琥珀酰化修飾在著名的魚類病原體——嗜水氣單胞菌的生理調控機制。蛋白琥珀酰化修飾組學分析結果表明,琥珀酰化修飾參與多種代謝途徑和生物過程,包括翻譯、蛋白運輸和中心代謝途徑等,在s -核糖同型半胱氨酸裂解酶 (LuxS) 賴氨酸的K23和K30位點琥珀酰化正調控群體感應自誘導因子AI-2的產生,最終改變其與另一病原體溶藻弧菌的競爭力。文章通過對嗜水氣單胞菌琥珀酰化修飾組學的分析,更全面地了解琥珀酰化修飾變化蛋白對重要生理功能,將有助于預防和治療這一重要病原體。文章的第一作者是姚祖杰博士,景杰生物為該研究的蛋白質琥珀酰化修飾質譜檢測提供了技術支持。 眾所周知,大多數蛋白質的翻譯后修飾(PTMs)是動態的、可逆的,對調節各種生物體的細胞生理和病理至關重要。在不同種類的細菌中發現了許多不同的PTMs,包括磷酸化、糖基化、亞硝基化和酰化。其中賴氨酸酰化修飾是細菌中最重要的PTMs之一。與真核生物蛋白一樣,細菌賴氨酸琥珀酰化(Ksucc)在進化上是保守的,并參與核心代謝途徑,包括三羧酸(TCA)循環、糖酵解和丙酮酸代謝。因此,對生物體內Ksucc的全面鑒定對于理解不同生理條件下的基本生物活動和反應機制至關重要。雖然PTM譜已被鑒定為某些細菌種類...
發布時間: 2019 - 06 - 10
多潛能性(pluripotency)是指高等植物細胞,在伴隨胚胎發育的同時逐漸喪失了發育成個體的能力,僅具有分化成有限細胞類型以及構建組織的潛能的特性。比如我們熟知的干細胞就是一種具有多潛能性的細胞。近日,美國國立衛生研究院的研究人員在國際專業學術期刊Cell Systems上發表了一篇采用多組學的分析方法揭示多潛能分期進展的動力學的文章。多潛能干細胞是高度動態和持續發展的,多潛能性的原始態(naive)和始發態(primed)這兩種狀態在之前已經被深入研究過,但是對兩者的中間狀態和轉換過程知之甚少。在本研究中,研究人員通過研究從原始態到始發態的多潛能性的胚胎干細胞的蛋白質組學、磷酸化蛋白質組學,轉錄組學和表觀基因組學,綜合性地分析了胚胎著床前到著床后胚層分化的多能態轉變動力學,結果發現磷酸化蛋白質組學具有快速、急性和廣泛變化的特點,且優先于其他三類組學的有序變化。通過本研究,研究人員對潛能性階段進展的多層控制提出了新的見解,并為調控潛能性狀態轉變的模型機制奠定了基礎。文獻精讀1. 胚胎干細胞多能性的多組學圖譜為了揭示蛋白質組學、磷酸化蛋白質組學,轉錄組學和表觀基因組學在從原始態(naive)到始發態(primed)多能性轉變過程中的時間動力學,有研究人員使用了一個先前驗證過的系統來誘導小鼠原胚胎干細胞(ESCs) 植入上胚層樣細胞(EpiLCs)。在由ESC到EpiLC...
發布時間: 2019 - 06 - 10
蛋白質組學是精準醫學研究的核心內容,為癌癥早期發現、良惡性診斷、分型和個性化用藥、療效監測和預后判斷等提供了更精確、更可靠的信息,使精準醫學更加精準。目前目前腫瘤學領域進展迅猛,蛋白質組學方法已在多種腫瘤,如肺癌、肝癌、胃癌、結直腸癌、膀胱癌、腎癌等疾病的臨床研究與診治中取得突破。Nature主刊:中國人類蛋白質組計劃發現肝癌精準治療新靶點Nature主刊:卵巢癌及附近基質的大隊列蛋白質組學分析Cell:首次報道結腸癌大樣本隊列的蛋白基因組學研究Nature:利用蛋白質組學鑒定皮膚黑色素瘤擴散性生物標志物案例01Nature主刊:中國人類蛋白質組計劃發現肝癌精準治療新靶點肝細胞癌是全球癌癥死亡的第三大原因。感染乙型肝炎病毒是發展肝細胞癌的主要危險因素之一,特別是在東亞地區。雖然手術治療可能在早期階段有效,但發生這種癌癥后的五年總生存率僅為50-70%。2019年2月28日,軍事科學院軍事醫學研究院生命組學研究所、國家蛋白質科學中心(北京)、蛋白質組學國家重點實驗室賀福初院士團隊、錢小紅教授團隊聯合復旦大學附屬中山醫院樊嘉院士團隊等開展的早期肝細胞癌(early-stage hepatocellular carcinoma)蛋白質組研究成果在Nature上在線發表。本篇文章首次描繪了早期肝細胞癌的蛋白質組表達譜和磷酸化蛋白質組圖譜,發現了肝癌精準治療的新靶點。研究人員運用Label-...
發布時間: 2019 - 06 - 03
泛素化是一種常見的翻譯后修飾類型(PTM),目前研究較多的是賴氨酸K48 位點的泛素化,能夠標記受損或錯誤折疊的蛋白質,隨后通過蛋白酶體進行降解。此外,其他賴氨酸殘基如K63位點的泛素化,則主要介導細胞內信號事件,包括通過自噬的線粒體蛋白質周轉更新、蛋白質亞細胞定位和轉錄調節。之前有關蛋白質泛素化的研究主要集中在半衰期較短的蛋白質上;而泛素化對長半衰期蛋白質(LLPs)的影響以及對成年人壽命的調節作用尚不清楚。2019年5月21日,來自中國科學院生物與化學交叉研究中心的張耀陽課題組與劉南課題組在國際知名期刊Nature Communications上在線發表了與衰老相關的泛素化蛋白質組學研究成果。作者繪制出果蠅成體的體細胞組織和生殖組織中長半衰期蛋白質的全景圖,并證實了H2A泛素化水平的降低,會顯著延長果蠅的壽命和健康生存期。該項研究不但發現H2A泛素化是一種進化上保守的衰老標志物,同時還將表觀遺傳調控與衰老聯系起來,為進一步揭示衰老相關疾病或生理性衰退的分子機制,提供可靠的理論依據。作者首先通過哺乳動物穩定同位素標記(SILAM)技術,對不同年齡段的果蠅組織(頭部、肌肉和睪丸)中的長半衰期蛋白質組,進行了準確的定性和定量 (圖1a)。結果顯示蛋白質組的表達水平呈現年齡依賴型變化,并且年輕個體和年老個體具有不同的蛋白質周轉更新率(圖1b)。肌肉、頭部和...
發布時間: 2019 - 05 - 31
人參皂苷(Ginsenoside)是從五加科植物(人參、西洋參、三七等)中提取和轉化出來的一種固醇類化合物,更是天然抗癌活性成分,目前已經被廣泛用于癌癥輔助治療。常用的人參皂苷有Rh2、Rg3、Rk2、Rh3、aPPD等。然而能夠和靶蛋白互作,發揮抑癌作用的具體人參皂苷成分仍然未知。近幾年基于高分辨質譜的蛋白質組學技術已經被成功應用到了多項中藥研究中。新技術的發展為更好的解釋人參皂苷的抑癌作用機制提供了可能。近日,南開大學藥學院白鋼教授、侯媛媛副教授團隊在著名學術期刊Journal of Proteome Research上發表論文, 利用TMT蛋白質組學定量技術揭示了人參皂苷的抑癌作用機制。研究人員通過對人參皂苷提取物處理的非小細胞肺癌A549細胞系進行定量蛋白質組學和磷酸化修飾組學分析,發現Ras蛋白在多個功能通路中都起到了調節作用,預示著它很有可能是人參皂苷中某一成分的靶蛋白。除此之外,研究人員利用親和質譜技術篩選出三個Ras結合配體,分別為:20(s)-PPD, 20(s)-Rh2 和20(s)-Rg3。文獻精讀1、人參皂苷處理引起肺癌細胞內大量蛋白和功能通路變化作者分別用人參皂苷提取物(處理組)和DMSO(對照組)對非小細胞肺癌A549細胞系處理6小時,然后提取全蛋白進行定量蛋白質組學和磷酸化修飾組學(組學策略)。共鑒定到5499個蛋白,以及4820個蛋白上的9135個磷...
發布時間: 2019 - 05 - 27
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