磷酸化蛋白质组学研究

前言感知生物和非生物胁迫通常会导致植物气孔关闭。不同的环境刺激诱导胞浆中钙离子浓度迅速增加，从而激活信号传导反应。叶气孔由两个保卫细胞组成，介导水和气体交换并表现出对刺激的动态钙离子响应。气孔为植物病原体提供了天然的入口点，因此必须严格控制其气孔关闭，以确保最佳的光合作用，同时适当限制蒸发和病原体的进入。尽管钙离子浓度在响应多种刺激的气孔关闭中起着重要作用，但相应的钙离子通道的身份仍然未知。2020年8月，东英吉利大学Cyril Zipfel团队在Nature发表题为“The calcium-permeable channel OSCA1.3 regulates plant stomatal immunity”（钙离子渗透通道OSCA1.3调节植物气孔免疫）的研究论文。研究团队结合生化实验和定量磷酸化蛋白质组学技术，揭示了拟南芥钙离子渗透通道OSCA1.3控制免疫信号传导期间气孔关闭的机制。中文标题：钙离子渗透通道OSCA1.3调节植物气孔免疫研究对象：拟南芥发表期刊：Nature影响因子：42.778单位：东英吉利大学发表时间：2020年08月主要运用生物技术：定量磷酸化蛋白质组学研究方法及结果在模式植物拟南芥中，质膜相关的胞质激酶BIK1充当多个细胞表面免疫受体下游的中央免疫调节剂。BIK1协调多个由病原相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns, PAMPs）或损伤相关分子模式（damage-associated molecular Patterns, DAMP）触发的免疫输出。先前的工作表明，BIK1直接将NADPH氧化酶RBOHD磷酸化，从而响应于PAMP或DAMP的感知而激活活性氧的产生。且BIK1已被证明与PAMP诱导的钙离子内流和气孔关闭有关。作者因此假设BIK1可以直接磷酸化参与气孔免疫的一个或多个未知Ca2+通道。拟南芥OSCA1.3是保守Ca2+通道OSCA/TMEM63家族的一个未表征同工型，在PAMP处理后迅速被磷酸化。作者测试了OSCA1.3是否为BIK1的底物。与对照组相比，BIK1与OSCA1.3免疫共沉淀（图1a）。使用来源于细菌鞭毛蛋白的多肽PAMP flg22（激活BIK1的免疫受体FLS2的配体）进行处理，不会改变OSCA1.3与BIK1之间的关联（图1a）。BIK1和OSCA1.3的关联已在转基因拟南芥品系中得到证实，但是flg22处理降低了这种关联（图1b），这与以前对BIK1-RBOHD关联的观察一致。图1 | OSCA1.3与BIK1相关联接下来作者测试BIK1是否使OSCA1.3磷酸化。先前报道OSCA1.3磷酸化位点位于第一个细胞质环中。体外pull down实验表明OSCA1.3-loop1与GST-BIK1直接相互作用，并可以被磷酸化（图2a，b），且这种磷酸化依赖于BIK1激酶的活性（图2b）。在OSCA1.3-loop1中对已识别的磷酸化位点（S49和S54）和邻近的S50进行定向突变，然后进行体外放射性激酶测定，结果表明BIK1主要使S54位点磷酸化（图2b）。使用靶向定量蛋白质组学技术——选择反应监测技术（SRM）在体内证实了flg22诱导的S54位点上BIK1依赖性的磷酸化（图2c），进一步表明OSCA1.3是免疫信号传导期间BIK1的底物。图2 | OSCA1.3被BIK1磷酸化，而S54是主要的磷酸化位点拟南芥中有15种OSCA亚型，分为4个不同的系统发育进化枝。其中，仅OSCA1.1和OSCA1.2在植物中进行了功能鉴定，其参与了对渗透胁迫的响应。为了测试OSCA1.3是否为Ca2+渗透通道，作者使用了Ca2+摄取不足的酵母突变体cch1/mid1。与野生型酵母或表达OSCA1.3的cch1/mid1相比，该突变体未在浸有交配信息素α因子的滤纸圆盘周围的光环中生长（图3a），表明OSCA1.3在这个异源系统中促进了Ca2+转运。此外，COS-7细胞的膜片钳记录揭示了OSCA1.3表达时的电流，在BIK1共表达时该电流以激酶活性依赖性和OSCA1.3-S54磷酸化依赖性方式增加（图3b，c）。这些结果表明OSCA1.3是BIK1激活的Ca2+渗透通道。图3 | OSCA1.3是BIK1激活的钙渗透通道在拟南芥的OSCA进化枝1中，只有OSCA1.7在相同位置具有与OSCA1.3相似的Ser-X-X-Leu基序。同时在COS-7细胞中OSCA1.7介导的电流被BIK1活性激活。值得注意的是，单独的OSCA1.3和OSCA1.7可以渗透Ca2+，并且在两个通道共表达时该活性未增加。作者制作了一个双重纯合插入osca1.3/osca1.7（以下称osca1.3/1.7）无效突变体。对加入Ca2+保卫细胞的单细胞测量表明，与野生型相比，osca1.3 / 1.7中flg22诱导的Ca2+的快速增加被减少了（图4a）。此外作者观察到守卫细胞中flg22诱导的钙离子浓度的增加量的减少与osca1.3/1.7中flg22诱导的气孔关闭的消除有关（图4b）。值得注意的是，用DAMP AtPep1处理后，osca1.3 / 1.7的气孔关闭受到类似的损害（图4c）。但是在osca1.3 / 1.7中响应植物胁迫激素脱落酸（ABA）的气孔关闭不受影响（图4c），完整叶片的气孔电导测量结果证实了这一点（图4d）。这些结果表明，OSCA1.3和OSCA1.7的丧失通常不会影响保卫细胞的生理，表明OSCA1.3和OSCA1.7在免疫过程中对气孔关闭具有特定作用。此外，osca1.3 / 1.7植物比野生型植物对低毒力的Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 COR菌株更敏感，其水平与免疫缺陷突变体bak1-5相似（图4e）。最后，为了测试OSCA1.3 / 1.7的作用是否取决于BIK1介导的磷酸化，作者用OSCA1.3或OSCA1.3S54A补充了osca1.3/1.7。表达OSCA1.3，但不表达OSCA1.3（S54A）可以恢复flg22诱导的气孔关闭（图4f）。总之，数据表明OSCA1.3是气孔免疫所必需的Ca2+渗透通道，其激活和功能取决于BIK1介导的磷酸化。图4 | 气孔免疫需要OSCA1.3和OSCA1.7实验结论本文运用定量磷酸化蛋白质组学技术报道了拟南芥Ca2+渗透通道OSCA1.3控制免疫信号传导期间的气孔关闭。该研究确定了植物Ca2+通道及其在免疫信号传导期间激活气孔关闭的机制，并揭示了Ca2+内流机制对不同胁迫响应的特异性。文末看点鹿明生物基于自身在质谱技术的优势建立了深度DIA蛋白质组学解决方案：包含水稻DIA、水稻磷酸化DIA、磷酸化DIA蛋白质组数据库、微量样本PCT-DIA、1+1>2的“黄金组学”DIA+PRM蛋白质组学等技术。鹿明生物热门蛋白组学技术水稻分子育种、遗传研究，深度DIA蛋白质组学解决方案水稻磷酸化DIA蛋白组学解决方案1+1>2"黄金组学”PRM+DIA蛋白组学解决方案微量样本PCT-DIA解决方案猜你还想看◆磷酸化蛋白质组学：磷酸化蛋白质组学对三阴性乳腺癌细胞死亡的机理探究◆磷酸化蛋白质组学:Nat commu | "深度揭底"大样本DIA磷酸化修饰蛋白组学定量技术◆磷酸化蛋白质组学:如何用高性价比的数据继续保持高影响力的文章产出？这篇Cell来解答◆磷酸化蛋白质组学:2019-2020年CNS蛋白质组学研究大盘点！看看都有哪些上榜END文章来源于鹿明生物

深科·浅说蛋白质组研究：生命天书的新解码？前不久，《自然》杂志在线发表了中国科学家在早期肝细胞癌蛋白质组研究领域取得的重大科研成果。这一研究测定了早期肝细胞癌的蛋白质组表达谱和磷酸化蛋白质组图谱，发现了肝细胞癌精准治疗的潜在新靶点——胆固醇酯化酶SOAT1。90%以上的肝癌属于肝细胞癌。对于普通人来说，这一研究最耀眼的成绩，是给治疗最凶险的一类肝细胞癌带来了希望；对于蛋白质组相关科研人员来说，这一成果是“中国人类蛋白质组计划迎来的第一道曙光”。该成果论文的通讯作者、国家蛋白质科学中心（北京）首席科学家贺福初院士认为：“这一成果证明，基因组学不能独打天下，现在轮到蛋白质组学上场了。”回顾此前有关癌症的研究成果，“基因”这个词是在抗癌场景中出现的高频词——科学家相信：人类的某些基因隐藏着打开癌症开关的钥匙。这一思路符合学界对基因组学的一贯期待，贺福初院士介绍：“人们1985年开始酝酿基因组计划的主要动力，就是希望能够通过描绘和破解基因蓝图，揭示人类生老病死的规律和本质。”但人们将基因图谱这本“天书”印出来后，发现解读“天书”依旧是一大难题。1994年澳大利亚科学家Marc Wikins首先提出蛋白质组学这一概念。简单来说，基因承载着人类的遗传物质，而蛋白质是遗传物质传递的最后一个环节，是生命活动的执行者，蛋白质是组成人体所有细胞和组织的重要成分。一个生物系统在特定状态下表达的所有种类的蛋白质就是蛋白质组。1998年，“认为基因组学的发展或许遇到了瓶颈”的贺福初开始转向蛋白质组学研究。2002年，贺福初成为“国际人类蛋白质组计划”的重要参与者，并带领中国科学家牵头实施人类肝脏蛋白质组计划，他相信“基因组学解决不了的问题，或许蛋白质组学能解决”。目前贺福初团队的研究思路与一些美国同行不同。据介绍，贺福初团队的思路是用蛋白质组学驱动的精准医学“领跑”国际精准医疗；而美国的研究主流策略是“蛋白基因组学”，即将蛋白质组的数据用于基因组的注释，蛋白质组的研究仍然需要“背靠”基因组、转录组。科学家们对蛋白质组学研究的价值存在争议。贺福初说，学界更为主流的观点是，蛋白质组学的研究只是基因组学研究的“注解”。而贺福初认为蛋白组研究不是基因组研究的“附庸”。以本次发表在《自然》杂志在线的研究为例，他希望更多人认同蛋白质组研究的价值和作用。贺福初团队的这项研究持续了5年。研究发现，在最凶险的一类肝细胞癌中，胆固醇稳态失调与病发有直接联系，具体来说，胆固醇酯化酶越活跃，这类患者的手术后复发或死亡风险越大。而如果胆固醇酯化酶SOAT1得到抑制，肿瘤的增殖和迁移能力也同时受到有效抑制。他们的研究还发现，胆固醇酯化酶SOAT1在头颈癌、胃癌、前列腺癌、肾癌和甲状腺癌中均和患者较差的术后转移和死亡表现正相关。贺福初认为，这种基于蛋白质组研究的“抗代谢失稳”的抗癌思路，或可成为继抗增殖抗癌疗法和免疫抑制抗癌疗法之后的抗癌新方向。在前不久举行的成果发布会上，施普林格 自然旗下自然科研大中华区总监保罗 埃文斯在祝贺视频中说：“《自然》杂志约有93%的拒稿率，因此这样一篇论文发表出来是一项很大的成就，我深信这项研究工作将为蛋白质组学所引导的精准医学的发展作出有力贡献。”“蛋白组是解读生命天书的利器。”该成果的第一作者、军事科学院军事医学研究院研究员姜颖相信：“蛋白质组学驱动的精准医学时代正向我们走来。”据悉，此前在“蛋白基因组学”研究模式的指导下，美国等国的科学家们已经完成的精准医疗分子分型包括：结直肠癌、乳腺癌、卵巢癌和胃癌等。张茜 来源：中国青年报

高分专题高分专题是欧易/鹿明生物推出的最新组学领域行业热点文章。了解大咖文章、跟进最新行业动态 、探索研究思路、加强蛋白组学和代谢组学高分亮点分析，这里都有。更多资讯，请关注鹿明生物公众号哦~复杂生物体为响应各种环境变化，可快速诱导特定基因表达，保证了炎症反应、热休克应激等诸多细胞过程的发生。然而目前还不清楚这些刺激诱导的基因（stimulation-inced genes）是如何有效结合通用转录机制进行快速表达的。其中刺激诱导的转录可能被专用染色质调节机制与激活信号的转录因子合作控制。在染色质的刺激响应特征中，组蛋白磷酸化是通过激酶级联信号传递至刺激响应基因的有效信号传递手段，并有增强其转录的可能。组蛋白是真核生物体细胞染色质的主要蛋白质组分，和DNA共同组成核小体结构，并在基因调控中发挥作用。组蛋白H3.3是常规组蛋白H3的一种变体，是单细胞真核生物（如酵母）中组蛋白H3的唯一形式。高等生物细胞有丝分裂S期时可以得到大量的常规组蛋白H3.1和H3.2，从而保证DNA复制时有足够多的新合成的组蛋白整合进入其中，这是一种依赖DNA复制的方式。而编码组蛋白H3.3的基因在整个细胞周期都持续表达，并能使组蛋白变体H3.3能以一种不依赖DNA复制的方式整合进入染色质，且组蛋白变体H3.3在转录、基因组稳定性和有丝分裂等过程中发挥着重要作用。组蛋白H3.3与H3.1和H3.2在序列上仅有5个和4个氨基酸残基差异，其中有差别的第31位的氨基酸位于蛋白的N端尾部，在H3.3中是丝氨酸，而在H3.1和H3.2中为丙氨酸。目前关于H3.3S31和H3.3特异性磷酸化的潜在调节功能和生物物理机制的了解却很少。2020年7月，清华大学李海涛团队携手美国威尔康奈尔医学院Steven Josefowicz实验室、洛克菲勒大学C David Allis实验室等在Nature发表题为“Histone H3.3 phosphorylation amplifies stimulation-inced transcription”（组蛋白H3.3磷酸化增强刺激诱导型转录）的研究论文。研究团队利用内毒素诱导的巨噬细胞炎性反应模型，从生物化学、功能基因组学和结构生物学角度系统揭示了组蛋白变体H3.3第31位丝氨酸磷酸化（H3.3S31ph）增强刺激诱导的基因转录的机制。为了鉴定细胞刺激过程中潜在的染色质调节机制，研究者纯化了用细菌脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）处理前后小鼠骨髓来源的巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages, BMDMs）的组蛋白，并利用磷酸化蛋白质组技术定量组蛋白磷酸化修饰的变化。结果显示，静息状态巨噬细胞H3.3S31ph检测不到，但刺激后H3.3S31ph显著上升，然而H3.3总蛋白水平在刺激后却不变。该结果经Western blot确认（图1b），且其磷酸化与以下4种细胞刺激响应相关：LPS刺激的骨髓来源树突状细胞；IL-12和IL-18刺激的自然杀伤细胞；抗CD40、抗IgM和IL-21刺激的naive B细胞；脑源性神经营养因子（BDNF）刺激的皮层神经元（图1c）。通过ChIP–seq进一步分析显示H3.3S31ph主要位于受LPS诱导激活的基因的基因体（gene body）区（图1d）。图1 | Thehistone H3 variant H3.3 is phosphorylated at stimulation-inced genes ring the macrophage response to pathogen sensing.为了鉴定BMDM中的激酶并确定其相对于转录周期的活性，作者进行了一系列药理和敲低实验。结果发现很多刺激转录的基因都是NF-kB信号通路的靶基因，且受已知的H3.3S31激酶CHK1的干扰较小，作者猜测产生H3.3S31ph修饰的激酶可能是IKKα。进一步研究发现，IKKα以刺激依赖性方式定位到H3.3S31ph靶基因（图2c）；加入IKKa抑制剂或对其进行shRNA干扰会导致炎症基因H3.3S31ph丢失（图2d），且IKKα依赖性的H3.3S31ph发生在一系列刺激诱导的基因中（图2e）。图2 | H3.3S31is co-transcriptionally phosphorylated by IKKα, deposited in the gene body ofresponse genes and corresponds with H3K36me3.对于H3.3S31ph调控转录的可能机制，作者关注了与H3.3S31ph共转录的H3K36me3，并在刺激诱导的基因中发现了H3.3S31ph和H3K36me3相似的基因体定位（图2a,c,f）。只有SETD2甲基转移酶能够完成H3K36位点的三甲基化，而其他H3K36甲基转移酶只能将H3K36单甲基化和二甲基化。随后的细胞实验、表观基因组和结构功能研究表明（图3），H3.3S31ph增强的SETD2活性是刺激诱导的转录增强的特征。因此，刺激诱导的基因可以被赋予优先访问SETD2以进行快速、高水平的表达。图3 | The H3K36me3 methyltransferase SETD2 is stimulated by H3.3S31ph.肿瘤抑制因子ZMYND11在组蛋白H3.3中通过与未修饰的S31相互作用而定位，并定位于基因体，能够特异性地识别H3.3K36me3修饰，抑制转录延伸的过度活化。作者结合先前的结构和生化研究、ITC滴定和ZMYND11的ChIP–seq，发现ZMYND11预先结合在许多刺激诱导的基因中，并随着H3.3S31位点产生磷酸化后而被弹出，此外ZMYND11的弹出依赖于IKK信号（图4）。图4 | H3.3S31phejects the transcription repressor ZMYND11 and stimulates transcription.总体来说，本文表明在小鼠巨噬细胞中组蛋白H3.3第31位丝氨酸随着快速诱导的基因以刺激依赖性的方式发生磷酸化。刺激响应基因的这种选择性标记涉及促进组蛋白甲基转移酶SETD2活性，并“弹出”了延伸共抑制因子ZMYND11。本文结果表明包括组蛋白变体H3.3，其磷酸化以及染色质调节剂的募集和弹出的机制，保证了刺激诱导型基因的快速表达，使得细胞能够更好地响应与适应环境刺激。小鹿有话说近年来，磷酸化蛋白质组学研究广泛，与癌症发病、临床诊断和治疗等各个方面均密切相关。磷酸化是生物体内重要的翻译后修饰，几乎参与了细胞所有的生理和病理过程，本文也通过磷酸化以及染色质调节剂的募集和弹出的机制研究，使得细胞能够得到更好地响应与适应环境刺激。猜你还想看◆Nat commu | "深度揭底"大样本DIA磷酸化修饰蛋白组学定量技术◆【1+1层层递进】蛋白质组学水稻DIA与水稻磷酸化DIA的碰撞◆Anal. Chem. | 中科院叶明亮博士基于PRM技术靶向蛋白质组学分析蛋白质复合物中蛋白质磷酸化修饰◆多组学研究 | 西南大学与佛罗里达大学合作发表柑橘黄龙病影响果肉风味的机制成果END文章来源于鹿明生物

前言2020年1月，Maarten Altelaar课题组在Mol Cell Proteomics杂志（IF=4.87）发表题为“Combined EGFR and ROCK inhibition in TNBC leads to cell death via impaired autophagic flux”的研究论文，该研究运用磷酸化蛋白质组学报道了EGFR 和ROCK两种抑制剂可促进三阴性乳腺癌细胞死亡，本文对其具体的作用做了深入的探索与反复验证。中文标题：EGFR和ROCK的双重作用可通过提高自噬通量导致三阴性乳腺癌细胞死亡研究对象：MDA-MB-231 和 Cal120 细胞发表期刊：Mol Cell Proteomics影响因子：4.87运用生物技术：蛋白组质谱鉴定；western blot；磷酸化蛋白质组学研究背景三阴性乳腺癌是一种临床上很难治愈的乳腺癌亚型。有报道显示EGFR和ROCK的双重作用可以导致细胞死亡，但是其作用机制尚不明确。为了进一步探究其作用机制，Maarten Altelaar教授团队基于质谱蛋白质组学，研究了EGFR和ROCK单独或者双重处理后，TNBC细胞中的蛋白质表达变化。结果发现，吉非替尼的单独处理导致细胞发生自我吞噬，然而EGFR和ROCK同时处理细胞则封锁了细胞吞噬过程，从而导致吞噬小泡的积累。研究思路研究方法1.实验材料MDA-MB-231和Cal120 细胞（全部排除支原体污染）；吉非替尼（EGFRi, MedChem），GSK269962A（ROCKi, Axon）。2.检测方法(1)分别使用DMSO， EGFRi，ROCKi 和 (EGFRi+ROCKi)处理2天后，收集MDA-MB-231和Cal120 细胞，每种细胞3次技术重复。(2)深度蛋白组：每个样本取50μg混合，pH=10流动相下梯度分离，最终合并为5个组份。(3)磷酸化蛋白质组学：Fe(III)-IMAC富集磷酸化肽段，然后使用QE HF质谱仪进行鉴定。(4)Western Blot：共验证以下7个蛋白：LC3 (5F10, Nanotools), p62 (610832, BD Biosciences), AMPKThr172 (40H9, Cell Signaling), rpS6 (5G10, Cell Signaling), rpS6Ser235/236 (Cell Signaling), Hsp90 (sc-7947,Santa Cruz), Actin (AC-74, Sigma).(5)通过Cyto-ID染色对细胞自噬通量进行检测与定量。研究结果与讨论1.不同条件处理下细胞变化使用DMSO (control), gefitinib (EGFRi), GSK269962A (ROCKi) 和(EGFRi+ROCKi)混合抑制剂分别处理四组细胞（样本策略），可以明显地看出EGFRi+ROCKi抑制了细胞的增长（Figure 1A）。进一步，做了全蛋白组和磷酸化蛋白质组测定，共定性出7169个蛋白质和22758个磷酸化位点（Figure 1B），选择其中至少在两个重复中有定量值的蛋白和位点进行后续分析。从Figure 1C和Figure 1D均可以看出，本次实验的技术重复性很好，且不同处理组之间也能很好的区分开。图1 | 实验流程与质谱数据展示2.蛋白组定量数据聚类及GO分析通过ANOVA统计分析，共筛选出995个表达差异蛋白，并对差异蛋白进行HCA聚类，结果共得出3个大类，即1类EGFRi+ROCKi处理后下调的蛋白（cluster A）和2类上调的蛋白（cluster B和cluster C）。分别对三个分类进行GO分析，结果显示cluster A中的下调蛋白与细胞粘附、染色质重组等生物学过程相关。Cluster B的上调蛋白与氧化还原等，尤其是细胞自噬相关。Cluster C的高表达蛋白则与胞内蛋白转运、细胞粘附等密切关联。图2 | 不同处理后细胞蛋白组聚类3.细胞自噬相关蛋白的差异表达EGFRi、ROCKi和 (EGFRi+ROCKi)混合抑制剂分别与DMSO对照组处理的蛋白定量值进行差异筛选（Figure 3A），并展示了这些差异蛋白中与细胞自噬等生物学过程相关蛋白之间的相互作用，因此发现了LC3、rpS6等重要的细胞自噬受体（Figure 3B）。图3 | EGFRi, ROCKi 和 EGFRi+ROCKi不同处理后细胞蛋白组与对照组的差异表达4.Western blot验证细胞自噬相关的蛋白标志物首先，选用MDAMB231细胞验证在四种预处理过程中，自噬标志物的表达变化和rpS6的磷酸化水平，结果显示在EGFRi+ROCKi的双重作用时，rpS6的磷酸化修饰被显著抑制。然后，选用Hs578T、Cal120和HCC1806细胞验证LC3-II的表达变化和rpS6的磷酸化，结果再次印证了rpS6的磷酸化受到EGFRi+ROCKi双重作用的抑制，且LC3-II表达明显升高。图4 | 蛋白标志物的抗体验证5.细胞自噬流分析培养Hs578T细胞，分别使用EGFRi和EGFR+ROCKi抑制剂进行处理，然后通过Cyto-ID对自噬小泡进行荧光计数，结果发现，使用EGFR+ROCKi混合抑制剂处理后的细胞自噬作用加强（Figure 5），因此进一步印证EGFR和ROCKi的双重作用对增强三阴性乳腺癌细胞的自噬作用显著提升。图5 | EGFRi与混合抑制剂分别对细胞自噬的影响实验结论本文通过蛋白质组学数据分析发现EGFR和ROCK对三阴性乳腺癌细胞的双重作用可以增强其自噬作用，从而导致癌细胞死亡，并从多个角度进行验证，从而为该癌症的临床治疗提供了理论依据。小鹿推荐三阴性乳腺癌在临床上的治愈效果不佳，给病人和家属造成极大的痛苦。本文研究中，作者通过蛋白质组学和磷酸化位点鉴定的方式，观察了不同药物对于细胞自噬的影响，初步确认了EGFR和ROCK双重作用可提高细胞自噬，促进细胞死亡。然后又通过Western blot和荧光计数计数，进一步验证了以上结论，为临床药物治疗提供了有力的理论依据。部分参考文献：1.Foidart, P., et al., Expression of MT4-MMP, EGFR, and RB in Triple-Negative Breast Cancer Strongly Sensitizes Tumors to Erlotinib and Palbociclib Combination Therapy. Clin Cancer Res, 2019. 25(6): p. 1838-1850.2.Bryant, K.L., et al., Combination of ERK and autophagy inhibition as a treatment approach for pancreatic cancer. Nature Medicine, 2019.猜你还想看◆新视角cell | 液体活检新突破! 最大规模细胞外囊泡和颗粒蛋白质组学分析◆Nature | 为抗生素“续航”，质谱技术与结构生物学结合解释脂多糖-蛋白质复合物结构与作用◆科研前沿 | 张宏、张明杰、朱学良、李丕龙等多位专家联合撰写“生物学中的液-液相分离：机制、功能和疾病”长篇综述◆项目文章 | 靶向代谢组学助力浙大夏宜平团队喜登植物科学一区顶刊END文章来源于鹿明生物

每年全球有20万人死于小细胞肺癌（SCLC）。SCLC肿瘤具有独特的生物学特性，增殖和转移潜力很高且预后差。SCLC肿瘤的DNA和RNA测序鉴定出的可治疗的靶标很少，因此寻找SCLC治疗靶点变得尤为重要。2020年7月，美国斯坦福大学Julien Sage团队在《Cancer Cell》(IF=26.6)上发表了题为"Unbiased Proteomic Profiling Uncovers a Targetable GNAS/PKA/PP2A Axis in Small Cell Lung Cancer Stem Cells"的研究论文，利用激酶组、RNA-seq、互作组、磷酸化蛋白质组等方法确定蛋白激酶A（PKA）和PKA信号通路中的分子是小细胞肺癌起始和进展的关键调节剂，可作为SCLC潜在治疗靶点。研究材料：1. 激酶组：3种SCLC患者来源的异种移植模型（PDXs）、8种同种异体移植模型（从自体小鼠模型中分离出来）、非小细胞肺癌（NSCLC）样品（2种肺腺癌PDXs、1种鳞状肺癌PDX和4种单肿瘤来源的同种异体移植模型）、正常鼠肺组织；2. RNA-seq：临床样本：81例SCLC肿瘤；PDX模型：NJH29-GFP+Dox组和NJH29-aPKA+Dox组3. 互作组：NCI-H446细胞，PKA-Cα、PKA-Cβ和PKA-R1A分别拉下来的蛋白复合物；4. 磷酸化蛋白质组：NCI-H526细胞和NCI-H69细胞；cAMP的长效类似物（8-Br-cAMP）处理组和对照组。技术方法：激酶组，RNA-seq，互作组、磷酸化蛋白组实验路线图研究结果1. 激酶组：筛选活性激酶，锁定目标PKA使用多重抑制剂珠（MIB）柱来富集SCLC中的活性激酶，将3种SCLC患者来源的异种移植模型（PDXs）和8种同种异体移植模型（从自体小鼠模型中分离出来）与非小细胞肺癌（NSCLC）样品（2种肺腺癌PDXs、1种鳞状肺癌PDX和4种单肿瘤来源的同种异体移植模型）进行了比较，正常鼠肺用作对照。确定了20种在SCLC中比在正常肺或NSCLC中更有活性的激酶，其中，PRKACA编码PKA-Cα（PKA催化亚基α）。结合激酶的功能和已有的研究报道，作者将目标聚焦到PKA。进一步利用RNA-seq、组织芯片和免疫印迹等技术证实PKA在人类SCLC中表达并活跃。MIB 激酶组分析可识别SCLC中的PKA和其2. PKA功能研究：SCLC的增长需要PKA将TKO小鼠与Prkaca条件等位基因敲除小鼠杂交，获得PrkacaM120A小鼠，与对照TKO小鼠相比，PrkacaM120A小鼠显著抑制了SCLC的发展。在两个模型中，PKA-Cα的表达相似，但在PrkacaM120A小鼠中，PKA活性降低了约50％。因此，在此小鼠模型中，PKA-Cα活性降低一半足以有效抑制SCLC的发育。敲低PKA-Cα可导致25种人类SCLC细胞系生长下降，NCI-H526细胞中PKA-Cα的敲低导致小鼠细胞凋亡的增加和肿瘤生长的显著抑制。SCLC的增长需要PKA3. 通路研究（1）PP2A抵消了PKA在SCLC中的致瘤作用先前的研究表明，PKA和PP2A（蛋白磷酸酶2A）之间可能存在功能相互作用。作者使用PP2A抑制剂（PP2Ai）处理可抑制PP2A活性，并增强SCLC细胞中PKA底物的磷酸化，而PKA抑制剂（PKAi）预处理可逆转这一过程；使用PP2A激活剂（SMAP）处理可抑制PKA底物的磷酸化，并诱导SCLC细胞凋亡。该结果说明PP2A抵消了PKA在SCLC中的致瘤作用。因此，抑制PKA本身或操纵PKA信号网络中的其他酶可能在SCLC中具有抗癌作用。PP2A使PKA底物去磷酸化并抑制SCLC的生（2）GNAS在人类SCLC中被激活，并在小鼠模型中促进PKA活性和SCLC生长作者发现，由GNAS编码的Gαs是人类SCLC中表达最高的G蛋白α亚基（GNAS）。Gαs通过激活腺苷酸环化酶（AC）介导G蛋白偶联受体（GPCR）信号传导，导致PKA的下游激活。进一步实验表明，发生在SCLC患者中的GNAS的扩增和激活突变可以显著增强小鼠模型中的SCLC进展，从而将Gαs定义为SCLC中的致癌基因。Gαs是SCLC生长的充要条件4. 互作组：构建SCLC细胞中PKA信号网络利用质谱分析构建了SCLC细胞中的PKA互作组，确定了128个候选相互作用因子，编辑了一个高可信度的蛋白质-蛋白质互作网络，进一步将PKA置于SCLC细胞中GPCR/Gαs信号网络的下游，并将PKA信号与原发性人SCLC肿瘤中的其他遗传改变联系起来。SCLC细胞中的PKA相互作用信号网络图5. 磷酸化蛋白组：确定下游信号网络和PKA直接底物为了进一步了解SCLC细胞中PKA激活的下游后果，在NCI-H526细胞（高度依赖于PKA活性）和NCI-H69细胞（具有相对较高的PKA）中进行了磷酸化蛋白质组分析。用cAMP的长效类似物（8-Br-cAMP）激活PKA后，鉴定到上千个磷酸化位点发生了变化，GO分析显示，与细胞增殖和癌症有关的多种途径富集。使用磷酸化蛋白质组学方法鉴定了54种PKA底物，敲低其中一些高可信度靶标（包括核糖体亚基RPL34、RPS3A、RPS6）会降低DepMap数据集中人SCLC细胞系的生长。该方法确定了PKA的大量底物，表明PKA激活通过调节多个信号网络来促进SCLC的生长。PKA控制SCLC细胞中的大量下游过程6. 功能验证：PKA活性促进SCLC中的癌症干细胞状态在PKA活性较低的NJH29细胞中过表达aPKA（活性PKA）后构建PDX模型，发现aPKA显著促进肿瘤的生长。进一步对这些PDX模型肿瘤进行了RNA-seq，对表达aPKA的肿瘤中上调基因的分析揭示了与神经元和神经内分泌特征相关的途径，许多SCLC干细胞的标志物显著上调。将稀释的NJH29-GFP和NJH29-aPKA细胞移植到NSG小鼠中进行了极限稀释分析，结果发现PKA的激活足以增强SCLC干细胞的频率。相反，依赖于PKA活性的NCI-H526细胞中PKA-Cα的敲低降低了癌症干细胞标志物的表达和肿瘤干细胞的频率。因此，SCLC细胞中PKA活性的改变导致信号网络的变化，该信号网络调控着控制癌症干细胞状态的基因表达程序。PKA活性促进SCLC干细胞的扩增小编小结本研究利用激酶组分析确定PKA为SCLC中的活性激酶，利用磷酸化蛋白质组学分析确定了许多PKA底物和作用机理，绘制磷酸化蛋白质组如何响应PKA激活而变化的图谱，并确定PKA激活如何改变SCLC的生物学特性。这些数据提供了探索PKA信号的最大、种类最全的蛋白质组学数据之一，对于深入研究SCLC驱动进程以及其他PKA依赖性和GPCR激活的神经内分泌癌的机制具有重要意义。

01 翻译后修饰蛋白质组学的研究蛋白质的翻译后修饰与其功能密切相关，细胞内已知的蛋白质翻译后修饰类型包括丝氨酸/ 苏氨酸及酪氨酸的磷酸化，赖氨酸的乙酰化、泛素化等。目前已有报道的翻译后修饰类型已超过400种。翻译后修饰是细胞精细调节生理活动的关键环节之一，如生物体内的信号通路的激活大部分与磷酸化修饰相关，蛋白质的降解功能大部分与泛素化修饰相关，细胞核内功能的调节与组蛋白的修饰密切相关。越来越多的研究表明，蛋白质翻译后修饰水平的异常与某些疾病的发生发展密切相关，如以磷酸化和糖基化为主的Tau蛋白异常翻译后修饰与阿尔茨海默病密切相关。生物质谱是蛋白质组学研究的核心技术平台，在蛋白质的鉴定、新修饰的发现和验证方面具有不可替代的作用。蛋白质的某一氨基酸位点发生翻译后修饰，则该位点上存在一个质量位移，这个质量位移可以在一级谱图和二级谱图上得以体现。例如，蛋白质的某个赖氨酸上发生乙酰化修饰，会导致此位赖氨酸增加42 Da的质量位移。通过对质谱数据的解析，可以对修饰类型及修饰发生的位点进行鉴定，因此生物质谱技术可以给蛋白质新修饰类型的发现和验证提供最为直接可靠的证据。组蛋白修饰参与调控许多重要的细胞生物学过程，如激活或抑制基因转录、DNA修复等表观遗传学现象，并与组织器官发育，细胞的发育、分化和正常功能等生理现象密切相关。研究发现，组蛋白修饰调控的异常与包括肿瘤、神经退行性、自身免疫在内的许多疾病的发生发展有密切关系。正由于组蛋白修饰在许多生理和病理过程中所起的关键作用，组蛋白修饰生物学的研究一直是过去20年来生物医学研究的热点。赖氨酸巴豆酰化和酪氨酸羟基化，并证明了赖氨酸巴豆酰化与基因活化密切相关，而且与减数分裂后期小鼠精子细胞的活性基因密切相关，提示该修饰可能是与精子发育密切相关的新型表观遗传调控因子。在众多赖氨酸修饰类型中，赖氨酸甲基化修饰对细胞染色质功能调控至关重要，甲基化修饰调控酶也是目前重要的药物靶标。然而由于技术局限，非组蛋白赖氨酸单甲基化修饰底物的富集和系统鉴定是目前的研究难点，极大地限制了赖氨酸甲基化修饰生物学功能的研究。02蛋白质组学在药物研究领域的应用近年来，随着蛋白质组学技术的飞速发展，该技术还被应用于药物的研究领域。尤其在药物的靶标蛋白确认、药物作用机制、寻找病变的基因等研究中发挥了极大的优势 ；在药物的治疗过程中，还可以应用蛋白质组学进行药物疗效的评估，明显提高了药物发现的效率。目前药物研发的策略主要有两类 ：基于靶标的药物研发和基于表型改变的药物发现。两者的区别在于 ：基于表型改变的药物发现是在已知表型改变和疗效的前提下，探索该活性化合物引起的生理生化表现及引起该表现的靶标蛋白 ；而基于靶标的药物研发则是在已知靶标蛋白生物学功能的前提下，在化合物库中筛选能够与该靶标蛋白发生相互作用并改变其生物活性的先导化合物。这两种策略的目的均在于发现活性化合物及其靶标蛋白，并在此基础上对活性化合物进行结构改造优化，并进行构效关系、药理学、毒理学等相关临床前研究。在这两种药物研究策略中，蛋白质组学都发挥着不可替代的作用。目前蛋白质组学已可以在一天的质谱采集时间内，在单个细胞克隆中鉴定出8000～10 000个蛋白质，因此蛋白质组学技术在靶标的鉴定方面具有高效、高准确性的优势。通过比较加“药”组和对照组在全蛋白质表达水平上的差异，并对这些差异蛋白质进行生物信息学分析，可以发现该“药”对细胞生理功能的影响，从而有助于加深对该“药”的用途及作用机制的认识。同时，在寻找药物靶点方面，蛋白质组学可以通过竞争性实验有效地将与药物相互作用的蛋白质富集，通过质谱分析鉴定找到目标靶蛋白，目前这是传统生物学手段所无法实现的。蛋白质组学不仅可以对药物靶标进行鉴定，还可以进一步探索药物与靶标的相互作用对蛋白质–蛋白质相互作用的影响。03展望生物医学研究经历了从20世纪初出现的生理学到20世纪中期分子生物学到21世纪初系统生物学的学科发展历程。这3个研究领域又具有各自方向的特点和限制。生理学主要集中于研究器官组织的功能和代谢作用，但缺乏对细胞内成分的鉴定和区分 ；分子生物学则主要集中于对生物体内成分的鉴定和功能研究，但缺点是研究的不同分子之间的关联性和相互作用性偏少 ；而系统生物学主要集中于对多学科研究领域的整合分析，但是受限于数据的质量和可信度等。因此3个学科的交流可在很大程度上相互促进和补充，有效地加速生命科学的研究，这也是今后生命科学的发展方向。此外，除了基因组、蛋白质组，生命科学领域也在进行着其他组学的研究，包括转录组学、代谢组学等，统称为泛组学（panomics）。越来越多的生命科学实验数据的提供，以及计算机技术的迅猛发展，这一系列的成果都预示着生命科学大数据时代的到来。大数据时代的生命科学研究，不仅在实验数据方面呈现出数量级的快速增长，且数据的复杂性也急剧增加，庞大的生物信息学平台也为大数据的整理分析提供了超高的速度和效率。处于大数据时代的蛋白质组学研究，不仅可以吸取和效仿其他组学的研究手段，同时也可以和其他大数据进行整合分析，从而挖掘出潜在的更有意义的信息，因此这是蛋白质组学的发展机遇 ；同时如果蛋白质组学不能进一步提高和合理地同其他大数据整合，那么也会很容易淹没在大数据的海洋中，因此大数据时代对于蛋白质组学来说也是一大挑战。随着精准医疗（precision medicine）时代的到来，蛋白质组学将成为寻找疾病分子标志物和药物靶标最有效的方法之一，可以让人们突破过去研究的束缚，以全新的、更精确、更完善的视角去认识疾病的发生和发展，精确寻找疾病原因和治疗靶点，最终实现个性化精准诊疗的目的。在对癌症、早老性痴呆、糖尿病等人类重大疾病的临床诊断和治疗方面，蛋白质组学技术具有十分广阔的应用前景，同时也可为相关疾病的早期诊断、药物靶标的发现、治疗和预后提供重要基础。但蛋白质组学要大规模应用于临床治疗研究，还有很长的路要走。蛋白质组的信息只有渗透到具体的生物学问题中才能发挥其优势，为了能够充分了解蛋白质在人体内的功能和作用，必须要充分了解人体内蛋白质的亚型和修饰的功能，而且蛋白质在体内发挥作用还可通过蛋白质复合体和蛋白质相互作用网络来实现，所以高通量、高效地研究人体内蛋白质复合体和蛋白质相互作用网络是蛋白质组学的一个更高的阶段。因此，从一定意义上讲，蛋白质组学的研究是“无止境”的。

编者按：在新一年的开端，小鹿首先要祝愿所有的科研工作者新年快乐，愿在这一年中心想事成，科研文章都上榜SCI~~本期，小鹿推出时下热点技术DIA技术，通过热门技术与前沿科技相结合，用3篇影响因子总计66分的文章告诉您DIA技术的应用。DIA技术用于永久定量数字保存对科研研究者来说，科研样本对研究起着决定性的因素。微量样本、独特样本、珍贵样本、甚至有些样本是难以获取的，针对这些样本可能由于研究时间局限性，样本收集不全面，样本失效等损失会带来课题延期、重制样、甚至错失发文先机。本篇由苏黎世联邦理工学院Ruedi Aebersold教授团队在Nature Medicine杂志（IF=30.641）发表题为“Rapid mass spectrometric conversion of tissue biopsy samples into permanent quantitative digital proteome maps”的研究论文，该研究提出了一个方法，可以快速稳定地将组织样本转化为一份数据文档，永久地存贮这个样本经质谱分析得到的蛋白质组结果。影响因子：30.641材料：组织活检样品 发表期刊：Nat.Med.主要技术：PCT-SWATH/DIA中文标题：将组织活检样品快速质谱转换为永久定量数字蛋白质组图谱这篇文章中，作者用PCT-DIA技术方法将来自9个肾癌病人的18个组织切片分别转化为(DIA)SWATH-MS多肽离子碎片谱图，并从这些谱图中对2000个蛋白样本进行定性和定量分析。作者发现肾组织切片的蛋白质组测序结果具有很好的可重复性，而且能完全将肾癌病人和健康人，以及不同组织形态的肾癌亚型区分开来。该方法特别适合大队列（几十上百甚至上千个样品）、少量样品（比如组织活检样品）蛋白组批量分析。2DIA技术在定量准确性和重现性上的优势严格说来：人体各系统器官的疾病都可以在血液当中有一定的呈现，通过测定血液中的蛋白可反映病人的生理病理状态。因此，运用质谱技术来测定蛋白定量的准确性和重现性成了研究的焦点。本文发表在《Theranostics》上由国家蛋白质科学中心的于晓波教授、广东省中医院卢传坚教授、西湖大学郭天南研究员等合作发表的In-depth serum proteomics reveals biomarkers of psoriasis severity and response to traditional Chinese medicin，详细的总结了运用DIA技术对血液标志物进行探索，进一步的验证DIA 技术在定量的准确性和重现性的优势；材料：血清影响因子：8.063发表期刊：Theranostics主要运用技术：DIA技术、抗体微阵列中文标题：血清蛋白质组学鉴定银屑病及其中药疗效的生物标志物英文标题：In-depth serum proteomics reveals biomarkers of psoriasis severity and response to traditional Chinese medicin本文通过DIA技术和抗体微阵列技术，以银屑病为疾病模型，对银屑病治疗前、银屑病中药（银屑灵）治疗后、健康对照共50例血清样本建立蛋白质表达谱。鉴定到了106种参与血液凝固、炎症、细胞凋亡和血管生成等银屑病相关生物过程的差异蛋白。聚类和主成分分析发现58种蛋白可区分健康组和银屑病患者，12种蛋白可预测中药治疗效果，相关性分析发现三个血清蛋白（PI3，CCL22，IL-12B）与银屑病面积和严重程度指数（psoriasis area and severity index, PASI）评分呈正相关。质谱DIA技术适合大规模临床样本的检测，抗体微阵列技术可补充质谱无法鉴定到的血清低丰度蛋白，本文结合DIA技术和抗体微阵列技术研究血液生物标志物的思路值得借鉴。3DIA技术与人工智能相结合2019年11月，英国剑桥大学生物化学系和米尔纳治疗学研究所（Department of Biochemistry and The Milner Therapeutics Institute, University of Cambridge）等多家机构在一区期刊Nature Methods（IF=28.467）发表题为“DIA-NN：通过神经网络和干扰校正实现高通量蛋白质组的深度覆盖”的文章，该文章作者提出了一种方便的集成软件包DIA-NN，它利用深层神经网络和新的量化及信号校正策略来处理DIA蛋白质组学的实验结果。DIA-NN提高了传统DIA蛋白质组定性和定量的能力，特别在高通量应用方面具有快捷的优势，与快速色谱方法结合使用时能够对蛋白质实现准确的深度覆盖。影响因子：28.467发表期刊：Nature Methods运用技术：DIA蛋白质组学中文标题：DIA-NN：通过神经网络和干扰校正实现高通量蛋白质组的深度覆盖软件版本：DIA-NN（1.6.0）、OpenSWATH18、Spectronaut、Specter、Skyline平台：QExactiveTM HF（Thermo Fisher Scientific ）、TripleTOF 6600 (SCIEX)材料：酵母蛋白提取物、人脐带血血浆、酶解的人K562细胞裂解物、Hela细胞蛋白提取物、大肠杆菌蛋白提取物在DIA-NN中引入的计算方法稳定且显著地增加了不同复杂度样品及不同质谱平台上获得定性和准确定量的肽和蛋白质的数量。DIA-NN首次通过使用短色谱梯度实现了蛋白质组的全面覆盖，从而显著缩短了质谱仪的运行时间，为以前无法实现的对高通量蛋白质组进行快速而精确的测量打开了大门。鹿明生物自2017年初建立了DIA、PRM等蛋白组学技术平台，是国内早期开展DIA/PRM技术服务的领跑者；近2余年来，鹿明生物积累了丰富的DIA、PRM蛋白组学等组学项目经验，公司采用高端精密的仪器设备Thermo QE-HF等，迄今为止，鹿明生物已处理DIA+PRM项目样品3000+例，拥有丰富完善的项目经验；目前鹿明生物也已经自主研发了大容量水稻DIA数据库及深度水稻磷酸化DIA数据库、PCT-DIA技术等希望能够为您的科研助力添彩；目前鹿明生物也推出蛋白组学检测+验证一体化--1+1>2的蛋白组学黄金组合服务:DIA +PRM技术，具体可扫码添加技术交流群哦~~鹿明生物上海鹿明生物科技有限公司，一直专注于生命科学和生命技术领域，是国内早期开展以蛋白组和代谢组为基础的多层组学整合实验与分析的团队。经过近数年的发展沉淀，公司建立起了iTRAQ/TMT、DIA、PRM、修饰蛋白组等蛋白组学技术平台和全谱代谢组、靶向代谢组、拟靶向代谢组、脂质组等代谢组学技术平台以及相应的数据整合分析平台，并建立了科学完整的服务流程和精细规范的操作标准。公司拥有：SCIEX-QTRAP-6500,SCIEX-QTRAP-6500 plus，SCIEX-QTRAP-4000,Waters Xevo G2-XS,Thermo-TSQ-Altis,Thermo-Obritrap-QE,Thermo-Obritrap-QE-HF,Aglient-GCMS-7890B/5977A,AglientGCMS7890B/5977A（带顶空进样装置）及云计算分析平台等大型检测设备以及完整的样品前处理系统和数据分析系统（拥有各类分析软件及数据库）。公司荣获国家高新技术企业，通过ISO9001认证，获得代谢组学专利及软件著作等近20余项知识产权专利；同时也取得上海市公共技术服务平台资质认证，获得上海市创新创业计划大赛支持。迄今为止，鹿明完成服务项目上万个，涉及医学、农业、生态学及工业应用等多个研究领域，发表SCI论文数百篇。2017年6月，公司与上海欧易生物医学科技有限公司实现战略整合，实现中心法则上中下游多层组学的串联，整合后的鹿明力求打造优质技术平台，争做优质蛋白代谢服务企业，助力生命科学领域的科学家快出成果，出好成果，从而推动科技创新。鹿明生物，多层组学定制服务专家，为您的科研助力！END

细胞维持正常生命活动的重要功能分子是蛋白质，蛋白质的翻译后修饰是调控蛋白结构、定位、稳定性以及降解速率等特性的重要方式。最常见的磷酸化修饰对于蛋白质的特性和功能发挥着基础作用。高分辨质谱技术的发展已经使得宏观层面的整体蛋白修饰研究成为现实，然而，在蛋白质组范围内磷酸化修饰位点对蛋白更新和表达稳定性的影响尚不完全清楚。2020年11月25日，耶鲁大学医学院刘延盛组在Devolopmental Cell杂志发表题为“Global and Site-Specific Effect of Phosphorylation on Protein Turnover”的研究成果，文章的第一作者为该组的两位访问学者吴重德和巴乾。该课题利用最新的基于质谱的蛋白质组定量技术，在组学层面系统评估了磷酸化修饰对蛋白质表达稳定性的影响，为了蛋白质降解速率和翻译后修饰的功能研究提供了重要线索 。该研究的主要发现有：1. 建立基于数据非依赖型采集（Data-independent acquisition mass spectrometry, DIA-MS）和稳定同位素脉冲式标记技术，对不同修饰形式的蛋白质更新与降解（turnover）速率[1]和表达稳定性进行了大规模定量，并开发出一种基于肽段匹配的独特的分析策略，从而在整个蛋白组层次定量评估了磷酸化修饰位点对蛋白质更新周期（lifetime）的影响。2. 通过对数千个磷酸化修饰位点的分析，该研究发现在静息生长的癌症细胞系中，大多数位点发生磷酸化修饰后会降低该蛋白的周转与更新速率，以增强蛋白表达的稳定性。这提示传统认识中蛋白质磷酸化修饰绝大多数情况下促进蛋白质降解的结论[2]可能存在一定的研究偏好性。3. 该研究发现与细胞周期和适应性相关的磷酸化修饰位点，以及进化保守的磷酸化修饰位点，在发生磷酸化修饰后倾向于加速蛋白更新，倾向于降低蛋白表达的稳定性。4. 对蛋白序列进行分析发现，如果磷酸化修饰位点两端存在较多的谷氨酸（Glutamate，E），那么该位点的磷酸化倾向于抑制蛋白周转速率，增强蛋白表达的稳定性。总之，该研究通过比较不同磷酸化修饰状态的蛋白质更新与降解组，从蛋白质组层次定量阐释了蛋白磷酸化修饰对细胞中蛋白表达稳定性的影响，既展示了一种研究翻译后修饰和蛋白表达稳定性相互关系的蛋白质组学方法，也提供了一个分析磷酸化修饰位点对蛋白质降解影响的丰富数据资源。更为重要的是，这种检测手段和分析策略可以在未来被广泛应用于其他蛋白质翻译后修饰的研究中。耶鲁大学医学院刘延盛组一直致力于定量蛋白质组学与生物质谱技术的研究与开发，并将其应用于基础生物学问题与疾病机制研究。建组三年来已在Nature Biotechnology, Molecular Systems Biology, Nucleic Acids Research, Developmental Cell等杂志发表通讯作者文章，并于2020年获得美国NIH RO1资助。课题组网站为https://www.yslproteomics.org/相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.devcel.2020.10.025参考文献：1. Liu, Y. et al. Systematic proteome and proteostasis profiling in human trisomy 21 fibroblast cells. Nat. Commun. 8, 1212 (2017).2. Nguyen et al. When ubiquitination meets phosphorylation: a systems biology perspective of EGFR/MAPK signalling. Cell Commun Signal 11, 52 (2013)来源：BioArt

基于仿生离子通道开发出检测酪氨酸磷酸化 课题组供图近日，中科院大连化物所研究员卿光焱与梁鑫淼合作，在蛋白质磷酸化研究方面取得新进展，开发出一种智能聚合物功能化的仿生离子通道器件，实现了酪氨酸磷酸化的实时感知与测量，并在酪氨酸激酶抑制剂筛选中展现出较好的应用潜力。相关成果发表在《美国化学会志》上。蛋白酪氨酸磷酸化是一种关键的细胞活动调节机制，异常的酪氨酸磷酸化与多种癌症的发生密切相关。近20年，针对酪氨酸磷酸化相关激酶抑制剂药物的研究取得了长足的进展，已成为相关癌症治疗的特效药。在美国食品药品监督局批准的40余种抗肿瘤药物中，30多种是针对酪氨酸激酶的抑制剂。因此，寻找一种简单、高效、低成本、免标记检测酪氨酸磷酸化、适用于激酶抑制剂的筛选方法十分重要。研究人员通过模仿蛋白质中精氨酸与酪氨酸磷酸盐残基的相互作用，设计了含多胍基的智能聚合物，并将其修饰到锥形纳米孔道内，制备出一种功能离子通道器件。研究发现，聚合物可以依托胍基识别磷酸化肽的磷酸化残基，且能将这种分子层面的识别作用放大到聚合物构象的变化上，并进一步被转换为通道离子电流的“开关”变化，实现对磷酸化肽的精确检测。此外，当引入钙离子作为磷酸盐的一个竞争性结合成分时，该离子通道通过简单的纳流控逻辑门运算，即可大幅度提高对酪氨酸磷酸化肽检测的选择性。借助于对磷酸化肽的识别，该离子通道器件能够用于实时监测酪氨酸激酶催化下的酪氨酸磷酸化反应，并且在监测模型抑制剂对酪氨酸激酶活性的抑制实验中，该方法具有用于激酶抑制剂筛选的潜力。论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.0c06510