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        蛋白質組學

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        「青蓮聚焦」舉個栗子,清晰明了,多肽組學知多少!

        2021-10-21 00:00:00

        北京蛋白質組學



        多肽組是指生物活體中器官、組織、體液及細胞內全部的內源性多肽組分,同時也包括蛋白質降解產生的或者具有特定活性的多肽,他們的分子量常常低于10kDa。多肽組學(peptidomics)是以機體內源性多肽和低分子量蛋白質為研究對象,研究多肽組的結構、功能、變化規律及其相關關系的學科。這些內源性多肽中有許多信號調節分子,如細胞因子,生長激素,激素肽等,可以提供許多很有價值的信息。同時多肽組學還填補了蛋白質組學與代謝組學之間的“間隙(gap)”。

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        那么,目前對于多肽組學的研究都有哪些方面呢?又是如何研究的呢?

        接下來,跟著小編,一起來看看多肽組學的相關文獻都是如何展開研究的~

        案例一:疾病標志物相關研究

        Bioinformatic Analysis of the Wound Peptidome Reveals Potential Biomarkers and

        Antimicrobial Peptides

        發表期刊:Frontiers in Immunology    

        發表時間:2020.12

        受感染和愈合緩慢的傷口是醫療保健行業的主要成本之一。改進診斷工具,實現感染的早期預防,將為個體患者和社會帶來巨大利益。研究人員開發了一種多肽組學方法,用于表征創傷液中的內源性多肽。研究了乳房切開引流術和面部皮膚移植后的傷口敷料所產生的傷口液的多肽。結果表明患者的創傷液多肽組是高度個性化的,然而根據傷口類型對患者進行分組時又會出現差異。這種數據集可以作為傷口愈合期間評估感染和炎癥的潛在生物標志物。此外,通過文獻檢索發現來自感染傷口中血紅蛋白的抗菌區域的大量多肽可能有助于抗菌的傷口環境。




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        圖1 組內和組間多肽差異以及蛋白質底物分布的差異

        案例二:感染性疾病研究



        Analysis of the serum peptidome associated with Toxoplasma gondii infection

        發表期刊:Journal of Proteomics    

        發表時間:2020.05

        弓形蟲是一種專性細胞內寄生蟲,可在免疫功能低下的個體和先天性感染的新生兒中引起嚴重疾病。為了確定血清多肽譜是否可以揭示疾病標志物或能確定弓形體病的侵襲性,研究人員從急性感染、慢性感染以及對照受試者中收集小鼠血清并通過非標記定量多肽組學方法 (LC-MS/MS) 進行分析。一共鑒定出 607 種內源性肽,且急性感染組的肽表達情況不同于其他兩組。在本研究中檢測到的這些肽中,分別在急性和慢性感染階段發現了 81 和 68 種差異表達肽(DEP)。通過GO分析,這些DEPs的大部分前體蛋白都與生物調控和結合活性有關。本研究的這些發現將有助于尋找在疾病診斷中起關鍵作用的肽靶點,并為開發更好的預防和控制弓形蟲病的方法創造新的機會。



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        圖2 基于所有組間檢測到的內源性肽的概述

        案例三:免疫多肽研究



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        發表期刊:Cancer Immunology Research   

        發表時間:2020.06

        CD8+ T細胞的抗原識別受肽抗原池的控制呈現在HLA I類復合物的細胞表面。近期研究不僅顯示了免疫肽組的高度的可塑性,而且所有呈遞的肽中有相當一部分是通過蛋白酶體產生的介導蛋白質非相鄰區域的剪接以產生新的肽抗原。研究人員利用質譜法一共確定了60,000多個來自單個患者衍生細胞系 (LM-MEL-44) 的肽并證明干擾素-γ 誘導肽組發生顯著變化,基底細胞和處理細胞之間重疊僅約 百分之50。研究人員發現一些黑色素瘤肽類標志物能通過一種剪接過程來產生,在剪接過程中,蛋白質首先會被切割成為小片段肽類,隨后兩個片段會被粘貼在一起形成一種“拼接肽”(spliced peptide),通過識別具體的剪接肽類,其就能夠在體外進行合成,隨后輸注到患者體內誘發免疫系統來識別并靶向作用特殊的腫瘤。結果大約 百分之6-8 的肽被鑒定為順式拼接肽,即2213 個肽段(1827 個線性肽,386 個順式拼接肽)來源于已知的黑色素瘤相關抗原。而這些順式拼接肽被認為是誘導治療性免疫反應潛在的候選者。



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        圖3 黑色素瘤特異性抗原中鑒定的線性肽和拼接肽



        案例四:乳制品相關研究

        Peptidome comparison following gastrointestinal digesta of bovine versus caprine milk serum

        發表期刊:Food Research International  

        發表時間:2020.03

        乳清蛋白以純度高、吸收率高、氨基酸組成合理等諸多優勢被稱為“蛋白王”。盡管以牛乳為基礎的嬰兒配方奶粉在市面上占據主要地位,但以羊乳為基礎的嬰兒配方奶粉因其低致敏性和高消化性而受到很大的關注。本文通過體外模擬嬰幼兒消化試驗,利用多肽組學技術比較牛、羊乳清蛋白消化后的釋放多肽情況。兩個物種中共鑒定到5676種多肽,牛、羊乳清中分別鑒定到2402和3698種多肽。且這兩個物種胃消化物中的多肽數量均多于腸消化物。除了多肽的釋放情況,二者的乳清蛋白消化速率也存在差異:隨著消化時間的延長,兩個物種的樣品水解度均顯著增加,但羊乳清的水解度顯著高于牛乳清。牛和山羊物種之間乳清蛋白消化率的差異可用于更好地了解這兩個物種之間的差異。




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        圖4 消化前后牛、羊乳清中鑒定的多肽韋恩圖



        隨著質譜技術的飛速發展,蛋白質組學毫無疑問是基因組后時代的領導技術,而基于質譜法的多肽組學則有著巨大的潛力。

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