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基于头发蛋白质组学区分个人特质的方法学探究

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生物化学与生物物理进展 2024年第1期51卷 230-240页

作者：吴晓淋张涛徐平张亚莉张振鹏贵州大学医学院贵阳550025 军事科学院军事医学研究院生命组学研究所蛋白质组学国家重点实验室国家蛋白质科学中心(北京)北京蛋白质组研究中心北京102206 中国医学科学院蛋白组学与新药研发创新单元北京102206

目的头发是一类重要的皮肤附属物,主要由角蛋白和角蛋白相关蛋白等组成。不同种族及性别样本的头发蛋白质组成和占比存在差异,且目前缺乏高效率提取头发蛋白的方法。本文探究基于定量头发蛋白质组学方法,旨在探索该方法区分不同个体的... 详细信息

目的头发是一类重要的皮肤附属物,主要由角蛋白和角蛋白相关蛋白等组成。不同种族及性别样本的头发蛋白质组成和占比存在差异,且目前缺乏高效率提取头发蛋白的方法。本文探究基于定量头发蛋白质组学方法,旨在探索该方法区分不同个体的可能性。方法以3例头发样本,对样品处理方法和裂解缓冲液进行探究,发展一种名为PLEE(PTM lab for protein extraction from hair with high efficiency)的稳定、高效的头发蛋白质提取方法,对7例人发样本,以PLEE法进行提取,结合胶内消化方法进行蛋白质组学实验,产出蛋白质组学数据,分析个体间的头发蛋白质组成及占比。结果共鉴定274种蛋白质,共有的蛋白质107种,非共有蛋白质种类在57~119,部分样本存在独特鉴定蛋白。使用共鉴定107种蛋白质进行定量蛋白质组分析,通过聚类和主成分分析,可将各样本进行区分,且技术重复样本可聚在一起,表明流程的稳定性。另外,筛选出10个关键蛋白(KRT33A、KRTAP9-6、KRT83、KRTAP7-1、KRT32、BLMH、KRT38、KRTAP11-1、NPAS1、KRTAP4-3)在不同个体之间差异比较大且在同个体中蛋白质鉴定稳定。结论不同个体的头发蛋白质组成存在差异,筛选出的10个蛋白质有望作为区分个体特质的关键蛋白,在个体识别、刑侦方面具有重大的应用潜力。

关键词：头发蛋白质组学个人特质 PLEE

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蛋白质组科学数据库建设及应用

中国科学：生命科学 2024年第6期54卷 1101-1108页

作者：刘祎徐小放马洁陈涛朱云平军事科学院军事医学研究院生命组学研究所国家蛋白质科学中心(北京)北京蛋白质组研究中心蛋白质组学国家重点实验室北京102206

蛋白质组技术的发展及推广应用使蛋白质组数据共享的需要日益迫切,在数据共享理念的支撑下,蛋白质组数据库不断涌现.本文首先介绍了蛋白质组科学数据库的建设情况,重点阐述了国际蛋白质组数据联盟以及成员的现状,详细介绍了中国的蛋白... 详细信息

蛋白质组技术的发展及推广应用使蛋白质组数据共享的需要日益迫切,在数据共享理念的支撑下,蛋白质组数据库不断涌现.本文首先介绍了蛋白质组科学数据库的建设情况,重点阐述了国际蛋白质组数据联盟以及成员的现状,详细介绍了中国的蛋白质组数据库iProX,然后简要介绍了当前蛋白质组学数据库应用的四个方向,最后对该领域存在的挑战和机遇进行了展望.

关键词：蛋白质组学数据库数据共享

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蛋白质组氨酸磷酸化修饰的调节及功能作用

生物化学与生物物理进展 2024年第10期51卷 2694-2704页

作者：刘萧然邢美宁应万涛军事科学院军事医学研究院生命组学研究所医学蛋白质组全国重点实验室北京蛋白质组研究中心国家蛋白质科学中心(北京)北京102206

组氨酸磷酸化(pHis)在原核和真核生物的生命活动中发挥重要调控作用,并与包括恶性肿瘤在内的多种病理过程相关。pHis修饰中磷酰胺键在高温和低pH下容易断裂,其高度不稳定性导致对pHis修饰的鉴定和研究进展缓慢。近年来,磷酸化蛋白质组... 详细信息

组氨酸磷酸化(pHis)在原核和真核生物的生命活动中发挥重要调控作用,并与包括恶性肿瘤在内的多种病理过程相关。pHis修饰中磷酰胺键在高温和低pH下容易断裂,其高度不稳定性导致对pHis修饰的鉴定和研究进展缓慢。近年来,磷酸化蛋白质组学新技术的发展以及pHis特异性抗体的出现,推动了p His修饰蛋白底物的鉴定和功能研究。首次在哺乳动物细胞中鉴定到超过700个pHis修饰蛋白,并陆续发现黏着斑激酶(FAK)和磷酸甘油酸变位酶1(PGAM1)等蛋白质的pHis修饰能促进肿瘤发展。本文主要探讨组氨酸激酶和组氨酸磷酸酶在调控特定蛋白质pHis修饰中的关键机制及其功能,以期为pHis修饰蛋白的生物学功能研究奠定基础。

关键词：蛋白质磷酸化组氨酸激酶组氨酸磷酸酶组氨酸磷酸化

稳定表达PSMB9-eGFP-His蛋白的THP-1细胞系建立及免疫蛋白酶体活性检测

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生物工程学报 2024年第7期40卷 2282-2293页

作者：王佳豪冯利杰张瑶徐平安徽医科大学基础医学院安徽合肥230032 军事科学院军事医学研究院生命组学研究所、中国医学科学院蛋白质组学与药物研发新技术创新单元、北京蛋白质组研究中心医学蛋白质组全国重点实验室北京102206

泛素/蛋白酶体系统(ubiquitin/proteasome system,UPS)在调控细胞内蛋白质稳态过程中发挥重要功能,UPS中蛋白酶体的催化活性受β1(PSMB6)、β2(PSMB7)和β5(PSMB5)亚基调控,在干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、炎症反应、氧化应激等条件诱导下,β1、β2和β5可被相应的β1i(PSMB9)、β2i(PSMB10)和β5i(PSMB8)替换,组装形成免疫蛋白酶体(immunoproteasome)。与标准蛋白酶体相比,免疫蛋白酶体具有更强的免疫调节作用,如加工递呈MHCⅠ抗原、调节促炎细胞因子的产生及T细胞分化、增殖等。免疫蛋白酶体的异常聚集会导致帕金森病、阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化等神经退行性疾病的发生。为探究PSMB9在细菌感染后发挥的功能,本研究通过构建过表达PSMB9-eGFP-His的慢病毒质粒,利用三质粒系统转染HEK293T包装慢病毒,嘌呤霉素筛选,获得稳定表达PSMB9融合蛋白的人髓系白血病单核细胞THP-1细胞系,利用蛋白免疫印迹(Western blotting,WB)及荧光显微镜验证了PSMB9融合蛋白的表达,通过实时荧光定量PCR(quantitative PCR,q PCR)计算了稳转细胞系中PSMB9-eGFP基因的拷贝数。免疫荧光结果发现eGFP-His不会影响PSMB9的亚细胞定位,镍柱亲和纯化实验证实PSMB9融合蛋白可组装至20S免疫蛋白酶体中,且具有底物切割活性。上述结果证明PSMB9-eGFP基因成功整合入THP-1细胞基因组并稳定表达,可用于探究PSMB9亚基在活细胞模型中不同感染条件及疾病进程中的细胞定位、动态表达和活性的变化,并为其他2个免疫蛋白酶体亚基PSMB8和PSMB10的稳转细胞系构建提供了参考。

关键词：免疫蛋白酶体慢病毒稳转细胞系 PSMB9 THP-1

微量样本蛋白质组前处理流程的建立及衰老小鼠单个窦卵泡蛋白质组图谱的绘制

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中国药理学与毒理学杂志 2024年

作者：张新帅李红超付斌贺福初王晓文李杨军事科学院军事医学研究院医学蛋白质组全国重点实验室北京蛋白质组研究中心国家蛋白质科学中心(北京) 中国医学科学院蛋白质组学驱动的肿瘤精准医学创新单元

目的建立一种针对微量样本(1×104细胞)的蛋白质组前处理流程并用于衰老小鼠单个窦卵泡的蛋白质组图谱绘制。方法利用293T细胞系，通过对比不同的裂解液、酶切条件、超声处理方式等，建立针对1×104数量级细胞样本(约1μg数量级蛋白质... 详细信息

目的建立一种针对微量样本(1×104细胞)的蛋白质组前处理流程并用于衰老小鼠单个窦卵泡的蛋白质组图谱绘制。方法利用293T细胞系，通过对比不同的裂解液、酶切条件、超声处理方式等，建立针对1×104数量级细胞样本(约1μg数量级蛋白质)的蛋白质组前处理流程。通过与商业化的样本前处理试剂盒(iST试剂盒、Ex极微量试剂盒)进行对比，从蛋白质和肽段鉴定重叠性、蛋白质整体亲/疏水性、蛋白质理论等电点以及蛋白质分子质量4方面对本研究所建立的样本前处理流程进行评估。以100,1000和10 000 3种数量级小鼠原代脾和肝细胞样本对样本前处理流程的样本适用性进行评估。基于该样本前处理流程，结合timsTOF Pro 2超灵敏质谱仪，绘制青年(2月龄)、中年(12月龄)和老年(22月龄)小鼠的单个窦卵泡的蛋白质组图谱。通过差异表达蛋白质分析与蛋白质表达时间序列分析，寻找与年龄因素显著相关的蛋白质，解析窦卵泡的衰老图谱。结果本研究建立了一套针对1×104数量级细胞样本的蛋白质组学前处理流程，该流程仅需一步操作完成裂解和还原烷基化，酶切过程无需超声。即对于1×104数量级细胞样本，将裂解液中的脱氧胆酸钠浓度由1%提升至10%，可以使蛋白质平均鉴定种类从4089种增加到4389种，具有更佳的裂解效果(P蛋白质平均鉴定种类从2579种显著提升至4389种(P蛋白酶与混合酶具有相似的酶切效果，均能鉴定到约3950种蛋白质；将酶切时间由过夜缩短至0.5 h，蛋白质平均鉴定量由4299种提升至4632种(P蛋白质鉴定量。与商业化试剂盒相比，本流程鉴定的蛋白质中约92.3%能被iST试剂盒或Ex极微量试剂盒鉴定，且在亲/疏水性、理论等电点和分子量等理化性质上无明显偏向，显示出良好稳健性。随着样本中细胞数量增加，鉴定的蛋白质种类显著增加(100、1000和10000个细胞样本中，小鼠脾原代细胞分别鉴定到蛋白质525、1650和3210种，小鼠肝原代细胞分别鉴定到蛋白质366、1160和3590种，P组三个窦卵泡)进行了蛋白质组鉴定，每个卵泡均可鉴定超过7500种蛋白质。基于该数据，本研究通过主成分分析发现，不同年龄阶段的窦卵泡在蛋白质表达状态上表现出明显差异，证实了年龄是影响卵泡生理状态的关键因素。此外，在衰老小鼠的卵泡中，发现与染色体分离相关的蛋白显著下调(P研究共识别出739种与年龄显著相关的蛋白质，其中378种正相关，361种负相关。结论本研究为微量样本提供了一种低成本、易操作、高通量、高灵敏度的蛋白质组样本前处理流程；构建了不同年龄阶段小鼠单个窦卵泡的蛋白质组动态变化图谱，为卵泡衰老基础研究提供了高质量的数据资源，为探索卵巢衰老的潜在治疗靶标和促进生殖力提升的药物开发提供了新的研究思路。

关键词：蛋白质组学样本前处理流程卵巢衰老窦卵泡

磷酸化蛋白质组学在三阴性乳腺癌诊治研究中的进展

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生物工程学报 2024年第2期40卷 321-336页

作者：史云蔚左涛徐平中国医科大学公共卫生学院环境毒理学研究室辽宁沈阳110122 军事科学院军事医学研究院生命组学研究所国家蛋白质科学中心(北京)北京蛋白质组研究中心蛋白质组学国家重点实验室北京102206 中国医学科学院蛋白组学与新药研发创新单元北京102206

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... 详细信息

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。

关键词：蛋白质组学磷酸化蛋白质组学三阴性乳腺癌

患者来源肾盂癌类器官模型的构建及其在化疗药敏反应中的应用

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生物工程学报 2024年第7期40卷 2211-2222页

作者：刘晓青李学超马洁张继泉朱云平河北大学生命科学学院河北保定071002 军事医学研究院生命组学研究所国家蛋白质科学中心(北京)北京蛋白质组研究中心医学蛋白质组全国重点实验室北京102206 解放军总医院第五医学中心北京100700

肾盂癌是一种较为常见的上尿路上皮癌,由于缺乏理想的体外模型,严重阻碍了该类疾病治疗策略研究的进展。本研究基于肾盂癌患者来源肿瘤组织样本,建立肾盂癌类器官培养方法,并基于肾盂癌类器官构建肿瘤化疗药物反应模型。通过免疫组化和... 详细信息

肾盂癌是一种较为常见的上尿路上皮癌,由于缺乏理想的体外模型,严重阻碍了该类疾病治疗策略研究的进展。本研究基于肾盂癌患者来源肿瘤组织样本,建立肾盂癌类器官培养方法,并基于肾盂癌类器官构建肿瘤化疗药物反应模型。通过免疫组化和荧光实验证实,培养获得的肾盂癌类器官核异型性明显,与亲本肾盂癌组织一致;肾盂癌类器官中肿瘤标志分子CD44和细胞增殖标志分子Ki67均呈强阳性,表明类器官富集肿瘤干细胞,具有较强增殖能力。药物反应实验显示肾盂癌类器官对吡柔比星高度敏感,杀伤作用明显。本研究成功建立了肾盂癌类器官体外培养体系,并进行了初步体外药敏试验,为以肾盂癌为代表的上尿路上皮癌的个体化诊疗提供了新的体外实验模型。

关键词：肾盂癌类器官肿瘤干细胞药物测试

肝细胞癌预后风险模型构建与免疫治疗疗效预测

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中国免疫学杂志 2024年第7期40卷 1422-1430页

作者：李俊庆任亮亮林巍然冯祎婷李朝英姜颖安徽医科大学基础医学院合肥230032 蛋白质组国家重点实验室北京蛋白质组研究中心国家蛋白质科学中心(北京)北京生命组学研究所北京102206

目的:构建肝细胞癌(HCC)预后风险模型,阐明不同预后分层患者的免疫特征及免疫治疗响应。方法:下载肝细胞癌TCGA-LIHC、ICGC(LIRI-JP)的RNA-seq数据和GSE14520、GSE54236的基因芯片数据,以及对应样本的临床信息。首先筛选TCGA-LIHC、GSE1... 详细信息

目的:构建肝细胞癌(HCC)预后风险模型,阐明不同预后分层患者的免疫特征及免疫治疗响应。方法:下载肝细胞癌TCGA-LIHC、ICGC(LIRI-JP)的RNA-seq数据和GSE14520、GSE54236的基因芯片数据,以及对应样本的临床信息。首先筛选TCGA-LIHC、GSE14520、GSE54236中癌组织和癌旁组织样本的差异表达基因。对共有差异基因,利用TCGA-LIHC数据进行单因素cox回归分析得到HCC预后相关基因。随机选取5个基因为一组,采用Lasso-cox回归分析结合五折交叉验证方法在10 000个组合中筛选最优预后标志物组合。使用TCGA-LIHC数据作为训练集构建预后风险模型,ICGC数据作为验证集验证模型性能。肿瘤免疫功能障碍和排斥(TIDE)算法以及免疫表型评分(IPS)用于预测不同预后分层患者免疫治疗疗效。结果:与高风险组相比,低风险组HCC患者总生存期显著延长。高风险患者肿瘤增殖率、Treg和Th2细胞趋化、基质重构、促肿瘤细胞因子显著升高,而NK细胞、Th1细胞、效应细胞、内皮细胞在低风险患者中显著升高。免疫检查点分析表明,PDCD1、CTLA4和CD276在高风险患者中表达上调,PDCD1LG2在低风险患者中表达上调。TIDE评分和IPS结果预测低风险组患者免疫治疗疗效更优。结论:本研究构建了包含DNASE1L3、RDH16、DLGAP5 3个基因的预后风险模型,可有效预测HCC患者预后,辅助临床制定个体化免疫治疗决策。

关键词：肝细胞癌生物信息学预后风险评分

基于蛋白质沉淀的药物靶点筛选方法的研究进展

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色谱 2024年第7期42卷 613-622页

作者：刘彤秦伟捷杨洪军中国中医科学院医学实验中心中医药防治重大疾病基础研究北京市重点实验室北京100700 医学蛋白质组全国重点实验室国家蛋白质科学中心(北京)北京蛋白质组研究中心军事科学院军事医学研究院北京102206

药物靶点是体内与药物分子结合的生物大分子。因此药物靶点的系统鉴定对于充分认识药物作用机制、疗效以及可能的副作用至关重要;同时全面的靶点识别可以加速药物发现及候选药物筛选的进程。生物质谱具有采集速度快、分辨率和灵敏度高... 详细信息

药物靶点是体内与药物分子结合的生物大分子。因此药物靶点的系统鉴定对于充分认识药物作用机制、疗效以及可能的副作用至关重要;同时全面的靶点识别可以加速药物发现及候选药物筛选的进程。生物质谱具有采集速度快、分辨率和灵敏度高等特点,是蛋白质组深度鉴定和准确定量的关键工具;基于质谱的蛋白质组学技术有助于系统性鉴定与小分子药物结合的蛋白质,阐述蛋白质-药物相互作用,在药物靶点筛选领域大显身手。常用的先进行标记再结合亲和富集的药物靶点表征方法需要对药物分子化学衍生,这既耗时也可能会改变药物的亲和力,同时衍生基团产生的空间效应可能会阻断药物和靶点相互作用,加大了靶点鉴定的难度。因此,无需衍生的药物靶点鉴定方法受到广泛关注。蛋白质受到温度、pH、变性剂以及机械力等条件的影响会发生变性、展开和沉淀。小分子药物与蛋白质结合可能改变蛋白质折叠平衡,稳定靶蛋白的构象,与游离蛋白相比,更能抵抗不同条件诱导的蛋白质沉淀。基于以上原理,联合蛋白质组学和生物质谱技术,目前已经发展了多种基于蛋白质沉淀的药物靶点规模化鉴定方法,包括热蛋白质组分析方法、溶剂诱导蛋白质沉淀方法、机械应力诱导蛋白质沉淀方法、pH依赖性蛋白质沉淀方法等,用于蛋白质组范围内的药物靶点筛选。本综述介绍了该领域近十年报道的药物靶点发现和药物-蛋白质相互作用研究方法,总结了这些方法的特点及其在药物疗效评价、药物发现等方面的发展前景。

关键词：生物质谱药靶鉴定蛋白质沉淀蛋白质组学