过去一周,蛋白组学领域有哪些新发现?|Proteomics Snapshot 033

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文献目录

1 (Nat Rev Mol Cell Bio) 古蛋白质组学揭示百万年化石之谜

2 (‌Nat Methods) 基于膜活性聚合物的纳米尺度膜蛋白高效提取与数据库构建

3 (Nat Genet) 脑脊液蛋白质组学分析揭示AD因果蛋白及潜在药物靶点

4 (Nat Comm) HIV感染严重营养不良儿童出院后生长不良的系统性生物机制

5 (Microbiome) 粪菌移植调控HIV相关炎症的蛋白质组学研究

6 (Water Res) 通过多组学揭示加热温度对淋浴软管中生物膜形成的影响

7 (Nat Cardiovasc Res) 常见心脏疾病的综合蛋白质组学分析

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1.(Nat Rev Mol Cell Bio,IF:81.3)古蛋白质组学揭示百万年化石之谜

11月19日,哥本哈根大学环球研究所的研究人员在 Nature Reviews Molecular Cell Biology 发表评论文章,探讨了古蛋白质在古生物学研究中的应用和前景,尤其是在揭示数百万年前消失的脊椎动物物种的进化关系方面的独特优势。

近几十年来,基于质谱分析的蛋白质组学技术使得对古代样本的蛋白质序列分析成为可能,给古生物学与考古学打开了一扇新的大门。文章列举了一些相关研究,如:对保存于冻土中的犀牛牙釉质进行质谱分析,研究人员成功恢复了超过2000万年前的蛋白质序列,打破了DNA研究的时间界限。

文章也指出了古蛋白质组学在古生物学领域面临的一些挑战,包括蛋白质序列仅能反映基因组中的一小部分信息等。

展望未来,文章认为,古蛋白质组学将受益于技术的进一步突破。未来,一些基于单分子蛋白质测序的新兴技术可能会大幅提升古蛋白质组学的研究能力,为科学家提供更长、更高质量的氨基酸序列,进而揭示古代物种更深层次的遗传多样性。

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2.(Nat Methods,IF:36.1)基于膜活性聚合物的纳米尺度膜蛋白高效提取与数据库构建

11月28日,耶鲁大学的研究团队在 Nature Methods 发表研究,开发了一种基于膜活性聚合物(membrane-active polymers,MAPs)的高通量平台,用于从细胞器膜中高效提取膜蛋白,同时保留其原生膜环境。

研究涵盖了2,065种膜蛋白的提取优化,并构建了一个开放数据库,记录了11种聚合物条件下的提取效率。与传统去膜剂(detergents)相比,MAPs提取效率更高,尤其对低丰度膜蛋白更为显著。

通过从多种细胞器(如内质网、线粒体、高尔基体)提取膜蛋白并解析其同源寡聚状态,该平台验证了其广泛适用性。此外,该技术通过生成原生纳米盘(native nanodiscs),在保留膜蛋白原生环境的同时,为解析其结构与功能提供了新的可能性。

研究人员进一步指出,该平台可推动膜蛋白在结构与功能研究中的应用,同时为下一代MAP的开发提供了数据支持。

整合提取流程及MAP提取的蛋白质组定性评估

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3.(Nat Genet,IF:31.7)脑脊液蛋白质组学分析揭示AD因果蛋白及潜在药物靶点

11月11日,华盛顿大学医学院的研究团队在 Nature Genetics 发表了阿尔茨海默症(AD)蛋白质组学研究。通过分析3,506个样本中的6,361种脑脊液(CSF)蛋白质,构建了CSF蛋白质QTL图谱,发现了3,885个显著遗传关联(包括2,605个顺式和1,280个反式)。

研究揭示了CSF中特有的基因调控模式,并整合AD的GWAS数据,优先确定了38个与AD相关的因果蛋白,其中24个为新发现,15种已有药物可靶向这些蛋白。此外,基于蛋白质的AD预测模型显著优于基因组模型。

该研究不仅扩展了CSF蛋白质组学的研究深度,还为AD的生物学机制和潜在治疗靶点提供了重要见解。

4.(Nat Comm,IF:14.7)HIV感染严重营养不良儿童出院后生长不良的系统性生物机制a

11月27日,荷兰瓦格宁根大学及KEMRI-Wellcome信托研究项目的研究团队在 Nature Communications 发表研究,通过对肯尼亚、乌干达、马拉维和布基纳法索733名严重营养不良(SM)儿童的研究,揭示了HIV对出院后六个月生长恢复的影响。

研究利用蛋白质组学方法量化了7335种血浆蛋白,以分析HIV感染对系统性生物学通路的调控作用。结果显示,HIV感染的儿童基线MUAC(中上臂围)、WAZ(年龄别体重Z评分)和WHZ(身高别体重Z评分)较低,补体激活和体液免疫反应增加,胰岛素样生长因子信号和骨矿化减少(如IGF-I水平下降)。

尽管HIV儿童体重和MUAC在出院后有所改善,但HAZ(年龄别身高Z评分)未见显著恢复。74%的HIV儿童为ART(抗逆转录病毒治疗)初治者,早期ART联合维生素D和钙补充可能缓解骨矿化损失,改善生长恢复。研究表明HIV与严重营养不良之间存在特定的生物学途径,为这一脆弱人群的针对性干预提供了重要启示。

689名儿童(包括79名HIV感染者)血浆蛋白质组模块与HIV状况的关联

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5.(Microbiome,IF: 13.8)粪菌移植调控HIV相关炎症的蛋白质组学研究

10月22日,西班牙拉蒙卡哈尔医院的研究团队在 Microbiome 发表研究,通过双盲安慰剂对照试验,评估了粪菌移植(FMT)对29名接受稳定抗逆转录病毒疗法(ART)的HIV感染者系统性炎症的影响。

结果显示,FMT显著降低了45种血浆炎症蛋白的水平(如IL6和TNF-α),且这些变化在干预结束16周后仍持续。研究人员共识别出46种蛋白的变化,其中FT3LG、IL6、IL10RB、IL12B、IL17A等蛋白的水平下降与RuminococcaceaeSuccinivibrionaceae 等特定菌群密切相关。宏基因组分析揭示,FMT提高了益生菌群(如LachnospiraceaeRuminococcaceae)的丰度。

研究表明,FMT通过调节肠道微生态可有效减轻HIV相关炎症,支持肠道微生态作为慢性炎症治疗靶点的潜力。

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6.(Water Res,IF: 14.7)通过多组学揭示加热温度对淋浴软管中生物膜形成的影响

10月28日,中国科学院饮用水科学与技术重点实验室的研究团队在 Water Research 发表了多组学研究,利用宏基因组和宏蛋白质组方法,探讨了不同水温(39°C、45°C、51°C和58°C)对淋浴软管生物膜形成及微生物群落的影响。

研究发现,宏基因组学检测到91,861个基因,宏蛋白质组学鉴定出3,805种蛋白质,均显示变形菌门(Proteobacteria)在生物膜中占主导地位。研究表明,这些微生物主要靠代谢活动维持生计,尤其是氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢。

研究人员还分析了不同水温对淋浴软管生物膜中微生物活性、生物量、群落结构及功能的影响。结果显示,随着水温升高,生物膜中的ATP浓度逐渐下降,且在45°C时达到最低,活性最弱;此时,病原菌的种类和相对丰度也最少(仅为0.03%)。研究人员认为,45°C是一个黄金温度:不仅能显著减少活跃的病原菌,还能节省能源。

该研究为优化水温以平衡生物安全与节能提供了重要依据,并强调多组学方法能更准确解析微生物群落的功能机制,以避免单一基因组学分析可能高估病原菌风险的问题。

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7.(Nat Cardiovasc Res,IF: 9.4)常见心脏疾病的综合蛋白质组学分析

11月21日,美国布罗德研究所的研究团队在 Nature Cardiovascular Research 发表研究,通过对44,313名 UK Biobank 参与者的1,459种循环蛋白进行分析,揭示了与冠状动脉疾病、心力衰竭、心房颤动和主动脉瓣狭窄相关的蛋白质特征。

研究人员发现了820个显著蛋白-疾病关联,并利用孟德尔随机化确定了部分蛋白的潜在因果作用(如SPON1对心房颤动)。结合蛋白质数据的风险评分显著提升了疾病预测能力,且分析发现了一些性别差异的蛋白-疾病关联。这些研究结果为心脏病的机制探索、早期检测和蛋白质靶向治疗提供了新方向。

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