Nature子刊!蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)揭示唐氏綜合癥的發(fā)病機(jī)制

1、Systematic proteome and proteostasis profiling in human Trisomy 21 fibroblast cells人 21-三體綜合征成纖維細(xì)胞中的系統(tǒng)蛋白質(zhì)組和蛋白質(zhì)穩(wěn)定分析IF：12.353期刊：NC 技術(shù)：SWATH轉(zhuǎn)錄組研究背景唐氏綜合癥（DS）是由21號(hào)染色體的三體性（T21）引起的出生性缺陷病之一。DS表 型表現(xiàn)包括智力殘疾、先天性心臟缺陷和阿爾茨海默病的高發(fā)生率等，而且患者的個(gè)體差異 極大。目前對(duì)于DS尚無(wú)有效的治療藥物，因此揭示DS的發(fā)病機(jī)制和分子過(guò)程，對(duì)其臨床 治療至關(guān)重要。研究結(jié)果1. T21 蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)為了準(zhǔn)確量化

2、DS 中蛋白質(zhì)組學(xué)的變化情況，作者選擇了年齡、性別等條件相當(dāng)?shù)?11 例DS患者和11例正常個(gè)體的胎兒皮膚原代成纖維細(xì)胞，進(jìn)行SWATH相對(duì)定量蛋白質(zhì)組 學(xué)分析（圖1）。與此同時(shí)，作者也選擇了一對(duì)雙胞胎個(gè)體（同卵雙生，即T2N和T1DS） 的成纖維細(xì)胞同樣進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)分析（圖2和圖3）。本次共鑒定到4056種蛋白質(zhì)，此 外在T2N和T1DS樣本中加入20種“錨定蛋白”的重穩(wěn)定同位素標(biāo)記的多肽標(biāo)準(zhǔn)品，用于估 算已鑒定的蛋白質(zhì)的絕對(duì)豐度。Aj-i Ib銅m碉隔咖瘁FUlWOlSILACfi 5WATH-F45 01 卿打嘲朋圖 1T21 成纖維細(xì)胞的蛋白質(zhì)組學(xué)分析a叫pHbc?nAj-i Ib

3、銅m碉隔咖瘁FUlWOlSILACfi 5WATH-F45 01 卿打嘲朋圖 1T21 成纖維細(xì)胞的蛋白質(zhì)組學(xué)分析a叫pHbc?n1B Prawn iiirwdaiei*卿 ui$|W14US:M-H+f占出I MidjiDLu&n4xian*KXQEUcrtn*1 rmr i4 -sriti xiiniMhairrfVi II EhdiHi!rMU HWrtC .CEHDCQ&ii nyEia, ia a A, la siim3 tilIMfWf汝 gmfdmhSBSWEgivAnMpI*. I. M 4L jiB 4ME rni RiorrNZthti ilwn Dk 2- eLijMre

4、bcWHt j Cui性TWi圖2同卵雙胞胎（T2D，T1DS）個(gè)體成纖維細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)分析2. T21 蛋白質(zhì)組被廣泛地重塑為了評(píng)估 T21 在轉(zhuǎn)錄和蛋白水平上基因表達(dá)的整體影響，作者將轉(zhuǎn)錄組與蛋白質(zhì)濃度 關(guān)聯(lián)起來(lái)，發(fā)現(xiàn)所有生物樣本之間存在中度相關(guān)性（p = 0.390.508）。鑒于穩(wěn)態(tài)豐度值和 計(jì)算來(lái)源于相同的數(shù)據(jù)集，則整體的相關(guān)性表明存在著廣泛的翻譯后調(diào)控模式影響 mRNA 和蛋白質(zhì)的表達(dá)水平（圖3）。為了進(jìn)一步研究T21中重要轉(zhuǎn)錄事件的蛋白質(zhì)組學(xué)影響，作 者將蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)與Sullivan等人描述的成纖維細(xì)胞中T21的轉(zhuǎn)錄特征重疊，同時(shí)分析淋巴母 細(xì)胞、單核細(xì)胞和T細(xì)胞等其他細(xì)胞類型的

5、DS / N轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞中顯 著調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄物在不同細(xì)胞類型之間基本上是保守的，并且顯著地影響相應(yīng)的69個(gè)蛋白質(zhì) 水平（約有40%蛋白質(zhì)是在Chr21上編碼，圖3c）。此外，比較不同細(xì)胞類型的整個(gè)轉(zhuǎn)錄組 和蛋白質(zhì)組之間的相關(guān)性值R，數(shù)據(jù)表明nonChr21基因的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)導(dǎo)致了普遍的低轉(zhuǎn)錄物- 蛋白質(zhì)相關(guān)性，這對(duì)于理解在不同細(xì)胞類型中出現(xiàn)的整體T21表型是很重要的。0 4 fl 6 10Log2|m：R4fl AlMjrdBnoei至廠卡U-S凸.&営D 2 4 S ICILi52|.niRMft stiurcfercej-i.$i0 fl.l i .-Q 1.5LogfllFC

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7、n圖 4 Chr21 基因表達(dá)分析4.細(xì)胞器特異性蛋白表達(dá)對(duì)T21的影響為了揭示 T21 對(duì)細(xì)胞功能的蛋白質(zhì)組學(xué)影響，作者對(duì) Chr21 編碼的蛋白質(zhì)（最高 5和 最低 5 T1DS / T2N FC ）進(jìn)行蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析，這些蛋白顯著富集的通路包括糖酵解、 整合素細(xì)胞表面互作、戊糖磷酸途徑等（圖 5）。在對(duì)正常個(gè)體蛋白進(jìn)行富集分析時(shí)，觀察 到強(qiáng)烈重疊的富集通路。這表明T21會(huì)影響常見的細(xì)胞功能。為了將 T21 擾動(dòng)通路的分析擴(kuò)展到轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)降解水平，作者隨后又進(jìn)行了 GSEA 分析。蛋白質(zhì)、mRNA和蛋白質(zhì)降解層之間的交叉過(guò)程，表明在所有的三個(gè)層次中都顯著 地發(fā)生改變，包括細(xì)胞周期相關(guān)功

8、能、細(xì)胞形態(tài)發(fā)生、脂蛋白代謝和線粒體細(xì)胞呼吸等（圖 6）。關(guān)于 T21 中細(xì)胞器特異性基因表達(dá)控制分析，作者首先發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在大多數(shù)細(xì)胞器中 合成后，其降解通常會(huì)微調(diào)蛋白質(zhì)水平；其次，在線粒體、過(guò)氧化物酶體和溶酶體中，蛋白 質(zhì)降解顯著地抑制轉(zhuǎn)錄來(lái)以調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)表達(dá)水平；第三， T21 對(duì)核仁基因表達(dá)的影響有限； 第四，盡管核糖體相關(guān)的轉(zhuǎn)錄物受到抑制并且核糖體蛋白質(zhì)降解加速，但細(xì)胞質(zhì)核糖體蛋白 在 T21 細(xì)胞中明顯上調(diào)，強(qiáng)烈表明核糖體相關(guān)基因的翻譯率大幅增加?？偠灾?，作者在 多層數(shù)據(jù)基本上解剖了在 T21 非整倍體應(yīng)激下每個(gè)細(xì)胞器的基因調(diào)控。FlNdFKPHIPPJAYWHAZ腮淞wfcYWHA

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