「青莲聚焦」转录组+蛋白组联合分析高分文章集锦来啦！

发布时间： 2023-08-28 10:53 来源：北京青莲百奥生物科技有限公司

由于转录后调控以及翻译后调控的存在，mRNA的表达水平并不能代表蛋白的表达水平，事实上研究表明两者通常较好的相关性也只有约百分之50左右。因此更多的研究者期望通过两者联合分析得到更多方面的生命信息。

小编给大家整理了几篇高分文献，看看转录组+蛋白组联合分析都有哪些“套路”可循~

研究方向

多组学图谱构建

案例一：Mass-spectrometry-based draft of the Arabidopsis proteome

发表期刊：Cell（IF=42.778）

发表时间：2020.03

技术手段：转录组、蛋白质组、磷酸化蛋白质组

研究内容：研究者对拟南芥的30种组织进行非标蛋白质组、磷酸化修饰组以及转录组的定量分析，结果提供了有多少基因以蛋白质的形式存在（超过18000个)，它们在哪里表达，数量(超过6个数量级的动态范围)以及它们的磷酸化程度(超过43000个位点)。作者举例说明如何使用这些数据，例如发现从短的开放阅读框翻译的蛋白质，以揭示参与蛋白质生产调控的序列基序，并识别组织特异性蛋白质复合物或磷酸化介导的信号事件。

图1：组织图谱及多组学数据集

研究方向

神经生理及退行性疾病

案例一：Proteomic and transcriptomic profiling reveal different aspects of aging in the kidney

发表期刊：eLife（IF=7.08）

发表时间：2021.03

技术手段：转录组、蛋白质组

研究内容：我们对衰老过程中肾脏发生的分子变化知之甚少。为了更好地了解这些变化，作者检测了不同年龄小鼠肾组织的mRNA和蛋白质水平。观察到mRNA和蛋白质表达水平随年龄而发生显著变化，mRNA和蛋白质的变化都与免疫浸润增加和线粒体功能下降有关。蛋白质显示出更大程度的变化，并揭示了一系列生物过程中的变化，包括肾脏衰老的独特的器官特异性特征。重点的是，作者观察到在mRNA没有相应变化的情况下蛋白质发生了功能上重要的与年龄相关的变化。研究结果表明，单独的mRNA分析提供的肾脏分子衰老特征不完整并且检测蛋白质的变化对于了解不受转录调控的衰老过程至关重要。

图2：举例mRNA和蛋白质之间与年龄相关的变化相反的基因

案例二：Identification of evolutionarily conserved gene networks mediating neurodegenerative dementia

发表期刊：Nature medicine（IF=36.13）

发表时间：2018.12

技术手段：全转录组、蛋白质组

研究内容：额颞叶痴呆 (FTD) 是一种高度遗传且常见的老年性痴呆病。确定遗传风险导致痴呆的机制是新治疗发展的必要条件。作者应用多阶段的系统生物学方法来阐明额颞叶痴呆的疾病机制，鉴定了与疾病相关的两个基因共表达模块，且这些基因同时保留于 MAPT、GRN 和其他不同遗传背景下的痴呆症突变的小鼠中。通过整合来自人类大脑的蛋白质组学和转录组学数据来弥合物种鸿沟，以确定进化上保守的疾病相关的基因网络。研究确立miR-203为神经退行性病变的调节因子。使用药物介导的基因表达变化的数据库，确定了可以使疾病相关模块正常化并通过实验验证的小分子。

图3:FTD样本中的转录组学和蛋白质组学分析

案例三：Phosphorylation of the HP1βhinge region sequesters KAP1 in heterochromatin and promotes the exit from naive pluripotency

发表期刊：Nucleic Acids Research（IF=11.501）

发表时间：2021.07

技术手段：转录组、蛋白质组、泛素化修饰蛋白组学

研究内容：异染色质结合蛋白 HP1β在染色质组织和细胞分化中起重要作用，但其潜在机制尚不清楚。作者构建了HP1β^-/-突变胚胎干细胞，并观察到异染色质聚集减少和分化受损。干细胞分化过程中，HP1β在丝氨酸89处被CK2磷酸化，转录组学结果验证HP1β S89A促进胚胎干细胞原始多能态的退出。利用IP-MS鉴定得到互作蛋白KAP1，泛素化修饰组学表明KAP1通过对异染色质调节因子和转录因子的泛素化来调节多能性。

图4：神经细胞分化需要HP1β的参与

研究方向

疾病机理研究

案例一：INPP4B promotes PI3Kα-dependent late endosome formation and Wnt/β-catenin signaling in breast cancer

发表期刊：Nature communications（IF=12.121）

发表时间：2021.05

技术手段：转录组、蛋白质组、免疫沉淀质谱(IP-MS)

研究内容：INPP4B通过将 PI(3,4)P2 转化为 PI(3)P 来克制 PI3K/AKT 信号传导，并且INPP4B失活在三阴性乳腺癌中很常见。矛盾的是，INPP4B也是其他癌症中被报道的致癌基因。这些相反的INPP4B角色如何与PI3K调控相关尚不清楚。作者报道了PIK3CA突变的ER+乳腺癌表现出INPP4B的mRNA和蛋白表达上升，尽管克制AKT激活但INPP4B 增加了PIK3CA突变的ER+乳腺癌细胞的增殖和生长。作者利用蛋白质组学、转录组学和细胞成像的综合方法，阐明了INPP4B促进晚期核内体和溶酶体的形成以及物质运输，并激活PIK3CA突变ER+乳腺癌患者的Wnt/β-catenin信号通路。

图5:INPP4B促进晚期核内体上PI(3,4) P2到PI(3)P的转换

案例二：Type V Collagen in Scar Tissue Regulates the Size of Scar after Heart Injury

发表期刊：Cell（IF=38.637）

发表时间：2020.08

技术手段：转录组、蛋白质组、单细胞测序

研究内容：心肌梗死患者的瘢痕组织大小是心血管预后的独立预测指标，但对调节瘢痕大小的因素知之甚少。作者通过对小鼠缺血性心肌损伤模型的心脏瘢痕组织及正常心脏组织的转录组和蛋白组分析发现，V型胶原蛋白是创伤后心脏功能的关键驱动因素。结果表明V型胶原蛋白缺乏改变了疤痕组织的机械性能，改变基质和细胞之间的相互反馈如诱导机械敏感性整合素的表达，从而驱动成纤维细胞激活并增加了瘢痕的大小。Cilengitide肽（一种特异性整合素克制剂）能挽救缺乏V型胶原蛋白缺失小鼠损伤后瘢痕形成增加的表型。这些观察结果表明，V型胶原蛋白以整合素依赖的方式调节瘢痕大小。

图6：蛋白质组学进一步确认了一群胶原蛋白的高表达

研究方向

植物机制调控

案例一：The Second Site Modifier, Sympathy for the ligule,Encodes a Homolog of Arabidopsis ENHANCED DISEASE RESISTANCE4 and Rescues the Liguleless narrow Maize Mutant

发表期刊：Plant Cell（IF=9.618）

发表时间：2019.06

技术手段：转录组、磷酸化蛋白组

研究内容：Liguleless narrow-R (Lgn-R) 是一个能引起植物发育缺陷的突变体，因为突变消除了受体样激酶Lgn的活性，引发下游信号网络变化，导致发育缺陷。作者通过构建近等基因系、数量性状基因座 (QTL)及序列分析等，确定了Sol对Lgn-R的调控作用及其定位，综合转录组学和磷酸蛋白质组学分析发现Lgn能够通过磷酸化介导的免疫级联信号网络克制免疫反应，Lgn还可以通过独立的信号网络促进叶子发育。Lgn-R中发现的发育缺陷表型可能是由Lgn-R突变体中受影响的特定发育途径引起的。

图7：转录组和磷酸化组学联合进行机制研究

案例二：Autophagy Plays Prominent Roles in Amino Acid, Nucleotide,and Carbohydrate Metabolism during Fixed-Carbon Starvation in Maize

发表期刊：Plant Cell（IF=9.618）

发表时间：2020.07

技术手段：转录组、蛋白质组、代谢组

研究内容：蛋白质、脂质、核酸、碳水化合物和细胞器的自噬循环对于细胞稳态至关重要，尤其是在营养限制条件下。为了更好地理解这种周转是如何影响植物在营养胁迫下的生长、发育和生存的，作者结合多组学方法来研究经黑暗诱导的固定碳饥饿的玉米自噬突变体。通过结合蛋白质组学和转录组学分析确定了许多自噬反应蛋白，揭示了支持碳胁迫过程中各种代谢变化的过程以及潜在的自噬货物。总而言之，在没有自噬的情况下，固定碳饥饿会调整呼吸底物的选择从而改变氨基酸、核苷酸和碳水化合物等代谢过程。

图8：atg12突变引起的玉米蛋白质丰度变化

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