蛋白质修饰类型辨析

2023-05-10 14:56:27

今日有好友call小编:“越来越多报道表明许多重要的生命活动不仅与蛋白质的表达量相关,还被各类翻译后修饰所调控,但蛋白质翻译后修饰类型这么多,不知道该怎么选,你快给我讲讲。”“好好,淡定,我这就告诉你修饰蛋白质组学是怎么回事,还有常见修饰的功能。”

What is it?

修饰蛋白质组学是将蛋白定量技术和蛋白质修饰富集技术相结合,在鉴定翻译后修饰位点的同时,对不同样本中翻译后修饰的程度进行相对定量,实现大规模的修饰蛋白质组学定性和定量分析,从而进一步揭示某些生理、病理机制、寻找生物标志物、药物的作用靶点等。

How to choose?


蛋白质翻译后修饰类型多样,目前已有报道包括磷酸化、N-糖基化、乙酰化、泛素化、甲基化、丙酰化、丙二酰化、戊二酰化、琥珀酰化等,今天我们先来看看最常见的4种修饰类型。


表1 修饰类型及其生物学功能


怎么样,是不是一目了然,豁然开朗!下面就让小编带您看看那些修饰蛋白质组的经典案例!

Typical Cases


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磷酸化与T细胞激活

Tan H等[1]利用TMT技术对TCR诱导0h、2h、8h和16h T细胞进行定量蛋白质组和磷酸化修饰蛋白质组学研究,揭示了T细胞激活过程中蛋白质表达水平和磷酸化修饰水平的动态变化,关联分析找到了TCR激活作用相关的功能模块、蛋白激酶和转录因子,表明TCR与线粒体核糖体的生物合成相关,COX10在体内和体外均能决定T细胞激活。

图1 共表达聚类、多重激活激酶、激酶信号网络动态调控


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N-糖基化与糖尿病

Leena L等[2]利用Label-free技术比较了糖尿病模式小鼠db/db 和STZ与健康对照组,用载体或胰岛素处理后肾脏中的N-糖基化蛋白修饰水平变化,db/db 和STZ中的差异N-糖基化蛋白结果表明,糖尿病引发细胞粘附和细胞-基质的变化,I型和II型糖尿病晚期N-糖基化蛋白存在差异,胰岛素特异性调控N-糖基化蛋白。

图2 PCA、OPLS-DA分析和表达聚类分析


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乙酰化与细胞周期

Fournier M等[3]本文通过对照组和实验组(赖氨酸乙酰化转移酶KAT2A/KAT2B敲除)的乙酰化蛋白质组学分析。结果表明,乙酰化修饰(通过KAT2A/2B介导)负调控PLK4的激酶活性,从而抑制中心体的过度复制,有效维持了正常的细胞周期和基因组/染色体组的稳定。

图3 KAT2A/2B靶向的部分乙酰化蛋白参与的生物学途径


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泛素化与花冠衰老

Guo J等[4]利用iTRAQ技术比较了乙烯和空气处理的矮牵牛花花冠的蛋白表达水平和泛素化修饰水平,结合转录组关联分析,揭示了矮牵牛花衰老过程中蛋白表达水平降低的原因,一方面原因是转录水平下调,另一方面原因是泛素化修饰水平水上调。

图4 蛋白质与泛素化间变化的一致性

综上,相信大家对于修饰蛋白质组学有了更进一步的认识,能够根据研究内容选择适当的修饰类型,但是,由于蛋白质翻译后修饰生物学功能多样,相互区别又相互联系,对于复杂的生物问题,多种修饰组类型联合分析是比较合适的实验方案。诺禾致源基于高分辨率质谱平台,提供优质的蛋白质LC-MS/MS检测和生物信息学分析。



参考文献

[1] Tan H, Yang K, Li Y, et al. Integrative Proteomics and Phosphoproteomics Profiling Reveals Dynamic Signaling Networks and Bioenergetics Pathways Underlying T Cell Activation[J].Immunity, 2017, 46(3):488.

[2] Leena L, Højgaard P M, Jenny N, et al. N-glycosylation proteome enrichment analysis in kidney reveals differences between diabetic mouse models:[J]. Clinical Proteomics, 2016, 13(1):22.

[3] Fournier M, Orpinell M, Grauffel C, et al. KAT2A/KAT2B-targeted acetylome reveals a role for PLK4 acetylation in preventing centrosome amplification[J]. Nature Communications, 2016, 7:13227.

[4] Guo J, Liu J, Wei Q, et al. Proteomes and Ubiquitylomes Analysis Reveals the Involvement of Ubiquitination in Protein Degradation in Petunias[J]. Plant Physiology, 2017, 173(1):668.


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