今天来盘点一下定量蛋白质组学，特别是定量蛋白组和转录组联合分析的研究成果，主要包括以下六个方向：作物发育、植物抗逆、免疫互作、动物疾病控制、药物作用分子机制以及肿瘤标志物研究。
1作物发育
J Wu[1] 等，利用转录组与蛋白组的联合分析对正常成熟甜橙和其晚熟突变体进行了甜橙果实成熟机制的探究。通过RNA-seq在突变体与野生型中共得到628个差异表达基因；利用iTRAQ共鉴定到130个差异蛋白；通过对两个水平结果的联合分析获得多个参与甜橙果实成熟的代谢通路，比如激素途径、细胞壁合成以及糖代谢通路，同时转录组与蛋白组差异表达模式的不一致揭示部分蛋白参与转后调控，为揭示甜橙成熟机制奠定基础。
2.植物抗逆
定量蛋白质组学的研究在植物抗逆机制研究中应用广泛，Lan P等[2]通过利用iTRAQ技术对正常生长及铁缺乏条件下拟南芥根的蛋白谱进行分析，发现92个差异转录本中仅有17个在蛋白水平发生差异表达，转录和蛋白水平的表达模式差异较大。通过分析认为有些转录本丰度的改变没有体现在蛋白层面，比如可变剪接、RNA的加工和翻译后修饰都会影响翻译效率。所以需要通过转录组水平和蛋白组的联合分析区别出真正的转录本和蛋白质一致性或者是不一致性，以进行深入机制研究。
FY Zhu[3]等通过转录组和蛋白组的联合分析揭示了拟南芥在脱落酸响应中的可变剪接和翻译的分子机制，结果中发现相比于基因的差异表达，发生差异可变剪接的基因功能多集中在三羧酸循环、光合作用等途径，表明在对ABA响应中，相对基因表达，转录本的结构变化可能起更为重要的作用，且差异可变剪接事件更容易翻译成蛋白行使生物学功能。
3.免疫互作
Qi J[4]等，利用多组学（转录组学、蛋白组学、代谢组学）技术，探索了玉米受植食昆虫攻击的防御机制，并构建绘制了系统的调控模型。这些数据对玉米防御昆虫灾害的进一步遗传学研究搭建了很好的框架，也为抗昆虫灾害的玉米新品种的培育奠定了良好的基础。
4.动物疾病控制
M Zachut [5]等利用定量蛋白组学对不同胰岛素敏感型的奶牛生产前后脂肪组织的差异蛋白进行检测，以坚定与胰岛素抗性及奶牛代谢水平相关的生物标记物。结果从奶牛脂肪组织中鉴定到586个蛋白，其中奶牛生产前后共获得143个差异蛋白。对胰岛素敏感及不敏感的奶牛的差异蛋白与脂类分解相关，可以作为生物标记物的候选蛋白。
5.药物作用分子机制
Shelton L M[6]等通过转录组和定量蛋白组联合分析的方法研究药物作用Nrf2靶点的分子机制。Nrf2已被证明在大量的急性肾损伤实验模型中发挥保护性作用，有望成为治疗慢性肾脏疾病的靶点。实验设置Nrf2敲除小鼠模型（对照组为野生型）给予药物及安慰剂处理，给药24h后比较给药组和安慰剂组，共鉴定到3122个差异基因，68个差异蛋白，结合注释信息可以知道Nrf主要通过调节NAPDH的供给在小分子物质的胞内外运输、氧化还原平衡等生物学过程中发挥重要作用。
6.肿瘤标志物研究
在临床诊断方面，只有当癌细胞死亡的时候才会将储存在细胞核基因组DNA中的遗传信息和突变基因基因信息释放到外周血中。那些在细胞死亡之前就大量表达出的蛋白质实际上是癌症早期诊断的独特靶点，可以帮助我们实现更早的疾病干预。所以，蛋白标记物相比其它标记物更能实现癌症的早期诊断。
结直肠癌常见于成年人中，死亡率高。从正常的大肠黏膜细胞发展为腺瘤最后演变为癌细胞的过程受多种因素的调控。Cristobal A[7]等荷兰科学家将七对体外三维培养的（结肠癌-癌旁）类器官进行定量蛋白质组学和转录组学分析，除了在发现TLE1等的下调表达助长了WNT信号通路的持续激活从而容易引发肠癌发生发展外，同时也发现不同病人间蛋白组表达模式差别较大，所以通过个性化诊断从而实现癌症的精准化治疗是十分必要的。
另外一个结肠癌标志物相关的研究中，Malgorzata A Komor等[8]通过整合RNA-seq、Iso-seq及LC-MS/MS数据建立了一个适于临床研究的蛋白组数据分析流程，从分析结果中可以发现除了DNA水平上的变异，RNA水平上发生的异常剪接也会导致癌症的发生发展，比如在结直肠癌(CRC)中，SRSF1导致RAC1中exon 4的保留，产生了一种有助于癌细胞存活的Rac1b isoform；BCL2L1的可选择性5 ‘ s端剪接事件的发生助于抵抗细胞死亡使；VEGFA的可选择性3 ‘端剪接事件会导致癌症中抗血管生成的isoform的转变，并诱导血管生成。
参考文献
[1]Wu J, Xu Z, Zhang Y, et al. An integrative analysis of the transcriptome and proteome of the pulp of a spontaneous late-ripening sweet orange mutant and its wild type improves our understanding of fruit ripening in citrus[J]. Journal of Experimental Botany, 2014, 65(6):1651-71.
[2]Lan P, Li W, Wen T N, et al. iTRAQ protein profile analysis of Arabidopsis roots reveals new aspects critical for iron homeostasis.[J]. Plant Physiology, 2011, 155(2):821-34.
[3]Zhu F Y, Chen M X, Ye N H, et al. Proteogenomic analysis reveals alternative splicing and translation as part of the abscisic acid response in Arabidopsis seedlings.[J]. Plant Journal, 2017, 91(3):518.
[4]Qi J, Sun G, Wang L, et al. Oral secretions from Mythimna separata insects specifically induce defense responses in maize as revealed by high-dimensional biological data.[J]. Plant Cell & Environment, 2016, 39(8):1749.
[5]Shelton L M, Adam L, Joanne W, et al. Integrated transcriptomic and proteomic analyses uncover regulatory roles of Nrf2 in the kidney:[J]. Kidney International, 2015, 88(6):1261-1273.
[6]Zachut M. Defining the Adipose Tissue Proteome of Dairy Cows to Reveal Biomarkers Related to Peripartum Insulin Resistance and Metabolic Status.[J]. Journal of Proteome Research, 2015, 14(7):2863-71.
[7]Cristobal A, Hw V D T, Van d W M, et al. Personalized Proteome Profiles of Healthy and Tumor Human Colon Organoids Reveal Both Individual Diversity and Basic Features of Colorectal Cancer.[J]. Cell Reports, 2017, 18(1):263.
[8]Komor M A, Pham T, Hiemstra A C, et al. Identification of differentially expressed splice variants by the proteogenomic pipeline Splicify[J]. Molecular & Cellular Proteomics Mcp, 2017:mcp.000056.2017.
京公网安备 11011302003368号