Cell | 多重蛋白质组动态分析技术揭示蛋白稳态调控机制

2023-05-10 14:56:27

      大家好,今天给大家分享cell上的这篇文章《Multiplexed Proteome Dynamics Profiling Reveals Mechanisms Controlling Protein Homeostasis 》,文章的通讯作者是德国海德堡大学的Marcus Bantscheff教授,他和来自同一学校的一作Mikhail M. Savitski教授是thermal proteome profiling 领域的专家。

       蛋白降解在各种生命活动中发挥着特别重要的作用,这个过程也是被多种体系严密调控。靶向蛋白降解是一种新兴的研究工具和治疗策略。但是, 在生命体系中,蛋白降解的起因和结果缺乏在组学层面探索的技术。为了阐明细胞内扰动是怎样影响蛋白质合成和降解过程,本文作者发展了 “multiplexed proteome dynamics profiling” (mPDP),   这个质谱技术结合了 dynamic-SILAC 标记和isobaric mass tagging-TMT标记,多重标记动态分析蛋白质降解和合成。这个方法实现了一次质谱实验中两次生物学重复的细胞内成熟和新生成的蛋白在不同处理条件下灵敏并且全面的相对定量。

       mPDP设计原理为(图如上):在一次生物重复中,light SILAC 培养的细胞换到heavy SILAC 培养基中,然后用不同的化合物处理,light 氨基酸标记蛋白是成熟蛋白,heavy氨基酸标记蛋白是新生成蛋白。另一组生物重复就是在heavy SILAC 培养基中培养的细胞换到light SIALC 培养基中进行相同处理。然后通过裂解,富集,酶切,TMT标记,最后混合在一起打质谱。得到的一级谱是相似信号强度的SILAC pairs, 这种设计可以使得heavy, light标记的肽段都以很高的比例碎裂,减少信息丢失。在二级谱上,对于成熟蛋白来说,相比对照组,比例上调意味着化合物处理后蛋白降解速度变慢,反之,比例下调意味着降解变快;对于新生成蛋白来说,比例上调意味着化合物处理后由于转录或者后转录水平调控蛋白生成变快。如果同时成熟蛋白的比例上调也可以说明是蛋白降解变慢。同样地如果成熟蛋白比例下调同时新生成的蛋白比例下调说明蛋白生成变慢或者降解变快。

       接下来作者将设计的这种方法应用在研究三种引起蛋白降解的不同小分子是怎样影响整个蛋白质组的,分别是:a PROTAC;   雌性激素受体配体;HSP90 抑制剂。 通过分析质谱数据,发现了一些很有意义的结果:JQ1-PROTAC 降解一种主要的mRNA 运输因子并且抑制其蛋白合成;选择性雌性受体调节剂  raloxifene 会引起TMEM97降解异常调控胆固醇的稳态;持续性需要HSP90 结合的底物蛋白相比非HSP90结合蛋白热稳定性更低,对分子伴侣有更高的结合能力。

       本文作者建立的mPDP的方法可以用来阐明生物活性小分子的作用机制,并且可以互补目前全蛋白质组水平的靶向鉴定方法。更一般地来说,mPDP可以用于发现生物体系中降解机制的调控。


文章链接:

 http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30174-0
文章引用:

doi.org/10.1016/j.cell.2018.02.030 




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