磷酸化蛋白质组学在三阴性乳腺癌诊治研究中的进展

三阴性乳腺癌是乳腺癌中恶性程度最高的亚型,其治疗仍以化疗为主,但容易出现耐药,且患者预后较差。随着蛋白质组学技术的发展,磷酸化蛋白质组学研究取得了长足的进步,并在肿瘤发生发展机制和诊治研究中得到了广泛的应用。同样,磷酸化蛋白质组学在三阴性乳腺癌的发生发展、靶向治疗和耐药机制研究等方面也发挥着重要作用。本文主要对目前磷酸化蛋白质组学在三阴性乳腺癌中的研究进展进行综述,旨在为基于磷酸化蛋白质组学的三阴性乳腺癌发生发展机制和诊治研究提供指导和帮助。

定量蛋白质组学研究揭示知母可缓解2型糖尿病模型大鼠肝脏代谢异常

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)是一种在全球范围内广泛存在的代谢性疾病,不及时治疗可能会引发众多危及生命的并发症。肝脏代谢在糖尿病发生发展的过程中扮演着至关重要的角色。目前已有报道中药知母用于缓解胰岛素抵抗及糖尿病,但其能否缓解糖尿病中肝脏代谢的异常仍有待深入研究。因此,提取了高脂饮食和化学药物链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导的2型糖尿病大鼠模型、知母提取物处理的2型糖尿病大鼠模型、高脂饮食大鼠模型以及正常饮食大鼠对照组的肝脏蛋白,通过基于质谱的定量蛋白质组学串联质量标签(tandem mass tag,TMT)标记技术获得定量蛋白质组数据。利用生物信息学软件对各组数据进行层次聚类分析及主成分分析,并以P<0.05,差异倍数(fold change)>1.5作为阈值标准进行火山图分析,发现知母提取物治疗组相较未治疗组与正常对照组更接近,表明肝脏组织定量蛋白质组数据能够反映知母提取物对2型糖尿病大鼠模型的治疗效果。筛选获得了表达水平与知母提取物治疗密切相关的关键蛋白簇。利用在线网站分析蛋白簇的GO功能与KEGG通路,发现知母缓解2型糖尿病模型大鼠肝脏脂肪酸代谢异常可能与关键蛋白Ndufa6和Prkar2b的表达水平回调有关。

基于SH2超亲体的微量样品酪氨酸磷酸化蛋白质组学技术研究进展及应用

酪氨酸磷酸化是生物体内一种重要的蛋白质磷酸化修饰类型,参与细胞信号转导、细胞迁移、凋亡等众多的生命活动过程。在磷酸化蛋白质组学研究中,由于酪氨酸磷酸化蛋白丰度低且有时起始样品量有限,传统的磷酸化蛋白质组富集方法用于酪氨酸磷酸化肽富集效率较低。微量样品的制备技术以及SH2超亲体的引入正在改变酪氨酸磷酸化蛋白质组研究的现状,现对此进行综述。

外泌体蛋白质组学在肝癌发生发展和治疗研究中的应用进展

肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)是最常见的五大恶性肿瘤之一。据世界卫生组织(World health organization,WHO)最新统计,肝癌发病率位居全球第八,死亡率位居全球第三,严重影响人们的生命健康。外泌体(Exosomes)是磷脂双分子层包被的细胞外囊泡,携带来自母细胞的蛋白质、核酸等活性物质,可实现细胞间的物质交换和信息交流,参与协调体内的生理病理过程。近年来外泌体与肝癌相关性的研究引起了广泛关注,大量研究表明外泌体蛋白在肝癌的发生发展、诊断治疗和预后方面发挥至关重要的作用。现就外泌体的组成与功能、外泌体蛋白在肝癌的作用进行简要综述。

人体特征的头发代谢组学及蛋白质组学研究进展

人类头发是以角蛋白和角蛋白相关蛋白为主要成分的天然纤维,是一种可表征一定时间内机体状态的良好生物学样本。头发易采集、低成本、易于运输和存储等优点使其在毒品、酒精及兴奋剂等的检测中具有独特优势。蛋白质组学是一种在整体水平上研究蛋白表达和调控的新兴技术,在生命科学领域应用广泛。蛋白质组学技术可用于不同人群头发蛋白组成及动态变化研究,在寻找疾病标志物、区分个人特质等方面具有巨大潜力。本文从头发的结构及组成、心理压力下头发的变化以及头发蛋白质组学分析技术的研究进展进行了全面综述,对理解头发蛋白质组学表征人体特征以及指导相关研究具有重要意义。

酪氨酸磷酸化蛋白质组学技术研究进展及其在生物医学研究中的应用

在酪氨酸磷酸化蛋白质组学的研究过程中,酪氨酸磷酸化位点的富集是最重要的一步。目前常用的富集方法是抗体亲和富集或SH2 superbinder富集。此外,通过质谱与生物信息学等技术,可实现大规模酪氨酸磷酸化位点的鉴定。对酪氨酸磷酸化蛋白质组学进行深度覆盖研究,揭示癌症发生发展过程中失调的激酶,将有助于深入理解癌症的发生发展过程;且由于75%的致癌基因是酪氨酸激酶基因,酪氨酸激酶抑制剂作为抗癌药物受到了越来越多的关注。应用酪氨酸磷酸化蛋白质组学技术,可以鉴定与癌症等重大疾病相关的酪氨酸激酶,从而帮助找到酪氨酸激酶抑制剂。总之,酪氨酸磷酸化蛋白质组学技术可以在酪氨酸激酶鉴定、酪氨酸激酶抑制剂研究及酪氨酸磷酸化信号通路研究等生物医学领域中得到很好的应用。

定量蛋白质组学揭示酵母去泛素化酶Ubp14生物学功能

泛素化是一种动态可逆的蛋白质翻译后修饰,泛素分子在泛素激活酶、泛素结合酶和泛素连接酶的级联酶促反应催化下共价连接到底物蛋白上。去泛素化酶将泛素分子从底物上移除,动态可逆地调控泛素化修饰,在成熟泛素的生成、泛素链的移除与修剪、游离泛素链的回收等过程中发挥着关键的调控作用。本文的研究对象是酵母中泛素特异性蛋白酶(ubiquitin specific protease,USP)家族成员Ubp14,负责回收细胞内游离的泛素链。本研究定量比较了酵母细胞中Ubp14缺失对全蛋白质组的影响,进而找出其潜在的调控通路和分子功能。首先,通过同源重组技术构建了ubp14△菌株,发现其生长速度低于野生型酵母。利用稳定同位素氨基酸代谢标记技术结合深度覆盖的蛋白质组学分析技术,系统比较了ubp14△菌株相对于野生型菌株的差异蛋白,共计鉴定3685个蛋白,通过统计学分析筛选得到109个差异蛋白。基因本体论分析发现,Ubp14缺失引起的差异蛋白主要参与了包括氨基酸代谢、氧化还原和热应激等生物学过程。本研究为深入探究去泛素化酶Ubp14的生物学功能,进而深刻理解游离泛素的稳态平衡与生物学过程调控提供了高可信的蛋白质组学数据信息。

脑脊液蛋白质组技术及临床应用研究进展

脑脊液(CSF)围绕并支持中枢神经系统(CNS),包括脑室和蛛网膜下腔,由于脑脊液与中枢神经系统直接接触,所以其是寻找中枢神经系统疾病生物标记物的重要来源。国内外学者开展了大量CSF蛋白质组学的研究工作,并取得了较大进展。文中综述了近年来CSF蛋白质组学技术及临床应用研究进展。

基于质谱的蛋白质生物标志物发现中的特征选择与机器学习方法研究进展

随着质谱技术的进步以及生物信息学与统计学算法的发展,以疾病研究为主要目的之一的人类蛋白质组计划正快速推进。蛋白质生物标志物在疾病早期诊断和临床治疗等方面有着非常重要的意义,其发现策略和方法的研究已成为一个重要的热点领域。特征选择与机器学习对于解决蛋白质组数据'高维度'及'稀疏性'问题有较好的效果,因而逐渐被广泛地应用于发现蛋白质生物标志物的研究中。文中主要阐述蛋白质生物标志物的发现策略以及其中特征选择与机器学习方法的原理、应用实例和适用范围,并讨论深度学习方法在本领域的应用前景及局限性,以期为相关研究提供参考。

泛素、泛素链和蛋白质泛素化研究进展

蛋白质泛素化是以泛素单体和泛素链作为信号分子,共价修饰细胞内其他蛋白质的一种翻译后修饰形式。不同蛋白质底物、同一底物的不同氨基酸修饰位点以及同一位点上泛素链连接方式的不同均可导致细胞效应的差异。蛋白质泛素化在真核细胞内广泛存在,除了介导蛋白质的26S蛋白酶体降解途径之外,还广泛参与了基因转录、蛋白质翻译、信号传导、细胞周期控制以及生长发育等几乎所有的生命活动过程。泛素链的形成及其修饰过程的任何失调均可导致生物体内环境的紊乱,从而产生严重的疾病。文中结合实验室研究,综述了泛素的发现历史、基因特点、晶体结构,特别是泛素链的组装过程、结构、功能以及与人类相关疾病关系的新进展,可为这些疾病的治疗靶点和药物靶标的研究提供思路。

C2H2型锌指蛋白结合的DNA序列预测方法的研究进展

C2H2型锌指蛋白是哺乳动物中数量最多的一类转录调控因子.C2H2型锌指蛋白中含有的C2H2型锌指基序多是不相同的,表明它们很可能结合不同的DNA序列,从而调控不同的基因,行使多样化的调控功能.然而,目前大多数C2H2型锌指蛋白结合的DNA序列仍不明确,这阻碍了C2H2型锌指蛋白的功能研究.目前,针对C2H2型锌指蛋白的靶序列预测已有一些初步的研究.本文介绍了C2H2型锌指基序与DNA结合的经典模式,并对C2H2型锌指蛋白靶序列预测方法中所用到的算法、训练集、金标准数据集及相应工具进行了全面系统的总结归纳,旨在丰富对C2H2型锌指蛋白靶序列预测原理和工具的认识,为C2H2型锌指蛋白靶序列的精确预测和更深入的功能研究打下基础.

细胞外基质蛋白质预测工具研究进展

细胞外基质蛋白质在细胞的一系列生物过程中发挥着重要作用,它的异常调节会导致很多重大疾病。理论细胞外基质蛋白质参考数据是实现细胞外基质蛋白质高效鉴定的基础,研究者们已经基于机器学习的方法开发出一系列的细胞外基质蛋白质预测工具。文中首先阐述了基于机器学习模型构建细胞外基质蛋白质预测工具的基本流程,之后以工具为单位总结了已有细胞外基质蛋白质预测工具的研究成果,最后提出了细胞外基质蛋白质预测工具目前面临的问题和可能的优化方法。

雷帕霉素靶蛋白信号通路及其抑制剂在肝细胞癌中的研究进展

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是磷酸肌醇-3-激酶（P13K）家族下游的丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶。该激酶在肝细胞癌发生和发展中起着重要作用。临床前数据表明mTOR信号通路效应物的失调表达存在于40％～50％的肝细胞癌中，并且mTOR通路的激活与较低分化的肿瘤、较早的肿瘤复发和较差的生存预后相关。现对mTOR信号通路及其抑制剂在肝细胞癌中的研究进展进行综述。

p62蛋白的分子功能及其在疾病中的研究进展

螯合体1(SQSTM1/p62)是一种选择性自噬接头蛋白,在清除待降解蛋白、维持细胞内蛋白质稳态中发挥重要的调控作用。p62蛋白具有多个功能结构域,介导与多种蛋白质发生相互作用进而精确调节特定的信号通路,从而将p62蛋白与氧化防御系统、炎症反应和营养感知等重要生命过程联系起来。研究表明p62的突变或者表达异常与多种疾病的发生发展过程密切相关,包括神经退行性疾病、肿瘤、感染性疾病、遗传性疾病以及慢性疾病等。本文综述了p62蛋白的结构特征、分子功能,并系统介绍其在蛋白质稳态和信号通路调控中的多种功能,总结了p62在疾病发生发展中的复杂性与多面性,以期为p62蛋白的功能与相关疾病研究提供参考。

结核分枝杆菌抗原蛋白的研究及其应用新进展

结核病(tuberculosis,TB)是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)感染引起的慢性传染病,是仅次于正在暴发的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的第二大单一感染致死病因。COVID-19的大流行对TB的诊断及治疗造成了破坏性的影响,全球实现终结TB目标的进展偏离了轨道。因此,早诊断、早治疗依然是防控TB蔓延的关键。TB精准诊断一直受MTB抗原特异性、检测技术特异性和灵敏度的影响,因此亟需挖掘高特异性新抗原、开发新检测技术。随着蛋白质基因组学(proteogenomics)和质谱技术的快速发展,从临床体液、组织样本中高效、精准靶向检测MTB特异性已知、甚至新抗原的表达,以及监测治疗过程中的抗原表达量的动态变化,是TB诊断及治疗的发展趋势。在MTB标准菌株H37Rv的4008个注释基因中(NC_000962.3,NCBI),国内外报道的已注释抗原虽有140多个,但仅有极少的抗原应用于TB的筛查及辅助诊断,离世界卫生组织(World Health Organization,WHO)的诊断标准尚远。本文通过对MTB已报道抗原以及基于蛋白质基因组学筛选特异性新抗原的潜力进行综述,为理解已知抗原及开发新抗原提供参考。

p53蛋白磷酸化及其功能

p53作为最重要的抑癌基因之一,在肿瘤的发生发展中起着非常重要的作用。在正常条件下,p53的活性和蛋白水平在细胞内维持着一个较低的水平。当细胞感应应激,p53发生系列翻译后修饰,蛋白水平和活性发生改变,主要作为转录因子调控多种下游靶基因的表达,从而启动细胞周期阻滞、凋亡、衰老和分化等细胞学效应。p53的翻译后修饰在响应应激和启动p53参与相应的细胞学效应的过程中起着重要的作用。p53的磷酸化修饰是最常见的翻译后修饰,能够影响p53的稳定性及与反应元件的结合能力,从而调控p53的活性。现综述p53的功能结构域,p53最常见的不同位点的磷酸化修饰及其参与的细胞学效应,并阐释p53磷酸化在p53调控中的重要性和与疾病的相关性。

基于单细胞转录组数据解析大鼠背根神经节在出生后发育中非神经元细胞变化特征

背根神经节(dorsal root ganglia,DRG)是重要的外周神经系统组成部分,是外周感觉传入中枢的枢纽。背根神经节在发育过程中神经元细胞及其基因表达的动态变化已有研究进行过单细胞转录组的解析,而关于非神经元细胞的动态变化尚无系统研究。为了探究出生后不同发育时间点大鼠DRG内非神经元细胞的变化,本研究选取10只7日龄(7 day,7D)大鼠的DRG和3只3月龄(3 month,3M)大鼠的DRG,制备单细胞悬液,使用10×Genomics平台进行测序,从单细胞水平解析了出生后发育中DRG非神经元细胞的转录图谱。结果表明,7D和3M各类非神经元细胞在细胞数目的分布比例上存在显著差异性。对拥有4个亚型的施旺细胞整体进行拟时分析,Ⅱ型施旺细胞是最早出现的施旺细胞亚型,Ⅲ型和Ⅳ型施旺细胞出现较晚。进一步对2个不同发育时间点细胞占比数差异显著的Ⅳ型施旺细胞进行了基因本体(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encylopaedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析。从7D到3M的差异基因的GO分析结果表明,Ⅳ型施旺细胞的状态逐渐趋于稳定。KEGG分析结果发现酪氨酸代谢通路的显著上调影响了细胞内的信号转导,进而影响了细胞稳态的维持。从7D到3M,基因Col3a1、Col4a1显著下调,且与细胞外基质的构建密切相关,这表明Ⅳ型施旺细胞的细胞基质环境随着发育过程趋于稳定。上述结果提示Ⅳ型施旺细胞是一类趋于成熟且维持施旺细胞稳态的细胞。本研究关于DRG在发育过程中细胞类型和基因表达差异的分析结果为躯体感觉在发育过程中成熟机制的研究提供了重要参考信息。

泛素连接酶E3与泛素链修饰类型特异性研究进展

泛素化修饰是真核细胞内广泛存在的一种修饰形式,受到该修饰的蛋白质分子遍及基因转录、蛋白质翻译、信号转导、细胞周期控制以及生长发育等几乎所有的生命活动过程,对生命体正常功能的发挥具有重要作用。泛素化修饰的失调会给生命体带来一系列负面影响,严重者将导致疾病,甚至危及生命。泛素连接酶E3是泛素化修饰反应中底物特异性的直接决定者,其机制研究不仅可揭示蛋白质质量控制和生命活动功能的奥秘,也将为疾病关联失调蛋白的精准调控和精准医学实践提供技术支撑。现结合当前对泛素连接酶E3研究的最新进展,阐述泛素连接酶E3发挥作用时与不同类型泛素链之间的特异性关系,旨在为蛋白质功能调控的分子机制、药物研制和疾病诊治提供新思路。

CDK4/6信号通路靶向治疗剂在癌症治疗中的研究进展

多数癌症的发生发展都具有细胞周期高度活化的特性。细胞周期蛋白依赖性激酶4/6 (CDK4/6)不仅在细胞有丝分裂中发挥了巨大作用,而且参与了衰老、凋亡和组蛋白调节等诸多生物学过程,并在多种癌症的发生发展中被异常激活。FDA批准了Palbociclib、Ribociclib和Abemaciclib等3种靶向CDK4/6的抑制剂,在临床上也取得了显著的疗效,有效地延长了内分泌治疗耐药的乳腺癌患者以及其他多种类型癌症患者的生存期。但这些抑制剂的临床应用也面临着获得性耐药等问题。文中综述了CDK4/6参与的生物调控过程,及其抑制剂在癌症治疗中的应用和面临的耐药性挑战。

采用IP-XL/MS技术研究SGC7901胃癌细胞中EGFR信号通路动态变化

目的研究胃癌细胞在表皮生长因子(EGF)刺激下表皮生长因子受体(EGFR)相互作用蛋白的时序性变化。方法筛选高表达EGFR的胃癌细胞系;EGF刺激不同时间后,利用甲醛固定免疫沉淀联合质谱(IP-XL/MS)技术对胃癌细胞中EGFR相互作用蛋白表达谱进行无标定量,捕获EGFR网络的动态变化。结果与结论 8种胃癌细胞系中,SGC7901细胞表达EGFR量最高。4次生物学重复实验,共鉴定到3728个蛋白,625个EGFR相互作用蛋白,包括已知的相互作用蛋白(GRB2、CBL、SHC1等),并发现59个新蛋白(ANKFY、LGR4、SNX3、VPS26A、ZFYVE20等)。ANOVA检验分析得到406个响应EGF刺激的差异表达蛋白,根据动力学变化可分成5个簇,其具有不同的生物学功能,如蛋白转运、內吞、囊泡循环和蛋白酶体输运等,共同参与EGFR信号传递的动态调控,交叉调节多条信号通路。