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恭喜DIA —— @SWATH--同宗技术再谱蛋白质组研究新篇章

中科新生命质谱TotalSolution 2019-06-17 01:59:07

唐氏综合征研究开辟新天地!科学家首次“全面分析”蛋白质。


DIA(数据非依赖采集,Data Independent Analysis)是对传统shotgun分析(采用DDA模式,Data Dependent Analysis)的一种改进技术,能够对复杂样品中的所有信号进行无偏向性的MS分析,从而获得更高的肽段覆盖率。想要了解更多DIA,请戳这个链接:质谱技术在蛋白质组学研究领域的新进展:DIA和HRM


上海中科新生命(APTBIO)从2016年起就开始对DIA研发投入大量的人力物力,以“研究为首任、以客户为中心”一直是中科遵守的核心价值观,我们已做好DIA产品上市的各种准备,随时吹响进军的号角。


10 月 31 日,发表在 Nature Communication 杂志上的一项研究首次分析了 21- 三体综合征个体的蛋白质,目的是为了提高我们对“多一条 21 号染色体会如何影响人类发育”的理解和认识。


唐氏综合征是最常见的遗传疾病和严重出生缺陷病之一,大部分是由于母亲卵子的第 21 号染色体发生不分离现象(多了一条 21 号染色体)所造成的,其症状包括严重智力障碍、面容古怪、耳位低、眼距宽、颈部皮肤厚、肢体畸形等。




论文的共同通讯作者 Stylianos E. Antonarakis 教授说:“先前对唐氏综合征的研究主要集中在分析 DNA 和转录组(所有由我们基因组中的基因合成的信使 RNA),然而,蛋白质是一类高信息分子,因为它们与唐氏综合征的临床症状更密切相关。对蛋白质进行分析有可能会提出关于‘21- 三体综合征扰乱细胞机制’的新假说。”


技术与方法

不过,唐氏综合征患者细胞与健康个体细胞之间的蛋白质差异很低,很难用传统的技术检测到,因此,从技术上来说,分析来自临床样本的所有蛋白质是一项非常困难的任务。在这项研究中,蛋白质组研究领域的世界级专家 Ruedi Aebersold 教授的加入为攻克这一难题带来了希望。


借助一种新型的质谱技术——SWATH-MS (DIA同宗技术),科学家们成功对由皮肤细胞合成的 10,000 种蛋白中的 4,000 种进行了量化。


科学家们强调,这一研究的目的是为了分析由于基因异常带来的蛋白质差异,而不是分析由于个体差异引发的蛋白质差异。因此,在这项研究中,调查了来自一对女性双胞胎的成纤维细胞。除了一人患 21- 三体综合征,一人未患该病外,她们有着相同的遗传背景。


Proteome and proteostasis investigation on T21 fibroblast cells.

(图片来源:Nature Communication)


分析与结果

研究结果显示,不仅是 21 号染色体基因编码的蛋白质,其它染色体上基因编码的蛋白也表现出了显著的数量差异。21 三体导致了过量的 mRNA 和蛋白质产生,从而对个体的细胞功能做出了异常调节。


研究中,科学家们还观察到了一种自我调节蛋白质生产(self-regulating protein production)的细胞机制。在正常情况下,这种机制能够帮助纠正较低的蛋白质过剩,调节蛋白质数量。但是,多余的 21 号染色体的存在使得这种机制不再能够控制细胞内蛋白质的数量。


此外,他们还发现,21 三体还影响了细胞的多种子结构,尤其是线粒体。具体来说,构成线粒体的蛋白质被过度削减,影响了它们的正常运作。


ignificantly regulated proteins and their network associated to T21. 

(图片来源:Nature Communication)


意义与计划


关于这项研究的下一步计划,Antonarakis 教授表示,他们需要调查出负责唐氏综合征每一个特定症状的失调蛋白质。同时,他们还将用这些技术和方法继续调查被 21 三体严重影响的其它细胞类型,如神经元细胞或心脏细胞。总结来说,这项研究不仅在“通过蛋白质分析理解 21- 三体综合征”方面迈出了重要的一步,同时,它还证明了新技术的可行性,为开展同类研究奠定了基础,因为,这一技术可用于调查其它遗传疾病。


原文来源:搜狐

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