翻译后修饰蛋白质组学-经典案例-诺禾致源

基因组测序>
- 建库测序>
- 人类基因组测序>
- 动植物基因组测序>
- 微生物基因组测序>
转录调控测序>
表观组测序>
单细胞测序>
空间转录组>
基因分型>
质谱分析>
- 蛋白组学分析>
- 代谢组学分析>
- 免疫定量>
转化医学>
- 转化医学及临床试验服务>
- 伴随诊断一站式解决方案>
  - 伴随诊断一站式解决方案
多组学联合分析>
相关资料下载

翻译后修饰蛋白质组学

技术参数

结果展示

经典案例

磷酸化蛋白质组揭示昼夜节律调控机制

Phosphorylation Is a Central Mechanism for Circadian Control of Metabolism and Physiology

研究对象:小鼠肝脏
期刊：Cell Metabolism
影响因子：18.164
发表单位：马克斯普朗克研究所
发表时间：2017年1月

一、研究背景

生物钟,作为生物体内一种无形的时钟,控制着生物体内几乎全部的代谢过程,并且其自身会不断优化以保证生物体的稳态和代谢健康。生物钟节律的紊乱会导致一系列的疾病,如糖尿病、肥胖和代谢疾病。研究生物钟,在医学上有着重要的意义,并对生物学的基础理论研究起着促进作用。许多研究已经利用转录组和蛋白质组技术研究了昼夜节律,但是磷酸化蛋白质组尚未涉及。

二、研究策略

取样策略

质谱策略

后续验证

小鼠肝脏组织，2天之中每3小时取样一次，每组4个生物学重复

碳酸化蛋白质组 TiO2富集，
Label-free定量技术
Q Exactive HF质谱检测
MaxQuant搜库

转录激活分析
Westem Blottiong 验证

三、研究结果

1. 体内大规模昼夜磷酸化蛋白质组
小鼠肝脏组织中共鉴定到20,404个磷酸化肽段,20,076个磷酸化位点,4,461个磷酸化蛋白,且定量重复性较高。
2. 小鼠肝脏磷酸表达水平每天大幅度振荡
其中27%的磷酸化肽段,41%的磷酸化蛋白表达水平在2天内发生大幅度变化(图1A)。表达水平聚类分析,可以将磷酸化肽段分为光照和黑暗两大类(图1B)。PCA分析表明,磷酸化蛋白质组循环周期为一天(图1C)。肝脏磷酸化蛋白质富集到不同代谢通路,表明翻译后修饰在昼夜节律调控中起着关键作用(图1D)。蛋白质表达量和磷酸化蛋白表达量均随昼夜节律振荡,但是磷酸化蛋白质表达量振荡幅度更大(图2A,图2B)。蛋白质表达水平平均差异倍数为1.2,磷酸化蛋白质表达水平平均差异倍数为5倍(图2C)。FC值累计曲线表明,80%的磷酸化累积强度来自于20%的磷酸化水平振荡的肽段,表明磷酸化水平变化的蛋白为调控蛋白而非结构蛋白(图2D)。
3. CLOCK蛋白上氨基酸位点的磷酸化循环
小鼠肝脏中CRY1S588和CRY2S557分别在CT0和CT21表达量达到峰值(图3A)。在CLOCK蛋白上发现了新的磷酸化位点S446和S440/441,其磷酸化水平也出现周期性的变化(图3B),这些氨基酸残基位于蛋白质序列中富含丝氨酸的区域,在哺乳动物中高度保守(图3C)。CLOCK磷酸化突变体转录活性低于野生型,然而CRY1介导的转录抑制不受影响(图3D,图3E)。结果表明,CLOCK蛋白上的S440 / S441和S446的体内磷酸化循环在不含CRY1介导的抑制的情况下即可调节其转录活性。
4. 昼夜节律中小鼠肝脏激酶活性调控
激酶富集分析结果表明,ERK底物和AK-T/mTOR底物磷酸化水平在白天和晚上分别达到峰值(图4A)。与EGFR-RAS-ERK-RSK级联反应相关的激酶磷酸化水平在白天达到峰值,这些酶多为糖酵解,糖原合成和脂肪合成的限速酶,使得小鼠在食物摄入最少的时候促进糖酵解提供能量,抑制糖原和脂肪的合成。与insulin-AKT-mTOR级联反应相关酶的磷酸化水平在夜晚达到峰值,此时小鼠活动活跃,营养充足,使得脂肪合成、生长相关的代谢途径比较旺盛(图4 B)。