由于轉(zhuǎn)錄后調(diào)控以及翻譯后調(diào)控的存在，mRNA的表達(dá)水平并不能代表蛋白的表達(dá)水平，事實(shí)上研究表明兩者通常較好的相關(guān)性也只有約50%左右。因此更多的研究者期望通過(guò)兩者聯(lián)合分析得到更全面的生命信息。

小編給大家整理了幾篇高分文獻(xiàn)，看看轉(zhuǎn)錄組+蛋白組聯(lián)合分析都有哪些“套路”可循~

研究方向

多組學(xué)圖譜構(gòu)建?

01

案例一：Mass-spectrometry-based draft of the Arabidopsis proteome發(fā)表期刊：Cell（IF=42.778） ???發(fā)表時(shí)間：2020.03技術(shù)手段：轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、磷酸化蛋白質(zhì)組

研究?jī)?nèi)容：研究者對(duì)擬南芥的30種組織進(jìn)行非標(biāo)蛋白質(zhì)組、磷酸化修飾組以及轉(zhuǎn)錄組的定量分析，結(jié)果提供了有多少基因以蛋白質(zhì)的形式存在（超過(guò)18000個(gè))，它們?cè)谀睦锉磉_(dá)，數(shù)量(超過(guò)6個(gè)數(shù)量級(jí)的動(dòng)態(tài)范圍)以及它們的磷酸化程度(超過(guò)43000個(gè)位點(diǎn))。作者舉例說(shuō)明如何使用這些數(shù)據(jù)，例如發(fā)現(xiàn)從短的開放閱讀框翻譯的蛋白質(zhì)，以揭示參與蛋白質(zhì)生產(chǎn)調(diào)控的序列基序，并識(shí)別組織特異性蛋白質(zhì)復(fù)合物或磷酸化介導(dǎo)的信號(hào)事件。

圖1：組織圖譜及多組學(xué)數(shù)據(jù)集

研究方向

神經(jīng)生理及退行性疾病?

01

案例一：Proteomic and transcriptomic profiling reveal different aspects of aging in the kidney

發(fā)表期刊：eLife（IF=7.08） ???

發(fā)表時(shí)間：2021.03

技術(shù)手段：轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組

研究?jī)?nèi)容：我們對(duì)衰老過(guò)程中腎臟發(fā)生的分子變化知之甚少。為了更好地了解這些變化，作者檢測(cè)了不同年齡小鼠腎組織的mRNA和蛋白質(zhì)水平。觀察到mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平隨年齡而發(fā)生顯著變化，mRNA和蛋白質(zhì)的變化都與免疫浸潤(rùn)增加和線粒體功能下降有關(guān)。蛋白質(zhì)顯示出更大程度的變化，并揭示了一系列生物過(guò)程中的變化，包括腎臟衰老的獨(dú)特的器官特異性特征。最重要的是，作者觀察到在mRNA沒有相應(yīng)變化的情況下蛋白質(zhì)發(fā)生了功能上重要的與年齡相關(guān)的變化。研究結(jié)果表明，單獨(dú)的mRNA分析提供的腎臟分子衰老特征不完整并且檢測(cè)蛋白質(zhì)的變化對(duì)于了解不受轉(zhuǎn)錄調(diào)控的衰老過(guò)程至關(guān)重要。

圖2：舉例mRNA和蛋白質(zhì)之間與年齡相關(guān)的變化相反的基因

02

案例二：Identification of evolutionarily conserved gene networks mediating neurodegenerative dementia

發(fā)表期刊：Nature?medicine（IF=36.13）????

發(fā)表時(shí)間：2018.12

技術(shù)手段：全轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組

研究?jī)?nèi)容：額顳葉癡呆?(FTD)?是一種高度遺傳且常見的老年性癡呆病。確定遺傳風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致癡呆的機(jī)制是新治療發(fā)展的必要條件。作者應(yīng)用多階段的系統(tǒng)生物學(xué)方法來(lái)闡明額顳葉癡呆的疾病機(jī)制，鑒定了與疾病相關(guān)的兩個(gè)基因共表達(dá)模塊，且這些基因同時(shí)保留于?MAPT、GRN?和其他不同遺傳背景下的癡呆癥突變的小鼠中。通過(guò)整合來(lái)自人類大腦的蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)彌合物種鴻溝，以確定進(jìn)化上保守的疾病相關(guān)的基因網(wǎng)絡(luò)。研究確立miR-203為神經(jīng)退行性病變的調(diào)節(jié)因子。使用藥物介導(dǎo)的基因表達(dá)變化的數(shù)據(jù)庫(kù)，確定了可以使疾病相關(guān)模塊正?；⑼ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的小分子。

圖3:FTD樣本中的轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分析

03

案例三：Phosphorylation of the HP1βhinge region sequesters KAP1 in heterochromatin and promotes the exit from naive pluripotency

發(fā)表期刊：Nucleic Acids Research（IF=11.501）

發(fā)表時(shí)間：2021.07

技術(shù)手段：轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、泛素化修飾蛋白組學(xué)

研究?jī)?nèi)容：異染色質(zhì)結(jié)合蛋白?HP1β在染色質(zhì)組織和細(xì)胞分化中起重要作用，但其潛在機(jī)制尚不清楚。作者構(gòu)建了HP1β-/-突變胚胎干細(xì)胞，并觀察到異染色質(zhì)聚集減少和分化受損。干細(xì)胞分化過(guò)程中，HP1β在絲氨酸89處被CK2磷酸化，轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)果驗(yàn)證HP1β S89A促進(jìn)胚胎干細(xì)胞原始多能態(tài)的退出。利用IP-MS鑒定得到互作蛋白KAP1，泛素化修飾組學(xué)表明KAP1通過(guò)對(duì)異染色質(zhì)調(diào)節(jié)因子和轉(zhuǎn)錄因子的泛素化來(lái)調(diào)節(jié)多能性。

圖4：神經(jīng)細(xì)胞分化需要HP1β的參與

研究方向

疾病機(jī)理研究?

01

案例一：INPP4B promotes PI3Kα-dependent late endosome formation and Wnt/β-catenin signaling in breast cancer

發(fā)表期刊：Nature communications（IF=12.121）

發(fā)表時(shí)間：2021.05

技術(shù)手段：轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、免疫沉淀質(zhì)譜(IP-MS)

研究?jī)?nèi)容：INPP4B通過(guò)將?PI(3,4)P2?轉(zhuǎn)化為?PI(3)P?來(lái)抑制?PI3K/AKT?信號(hào)傳導(dǎo)，并且INPP4B失活在三陰性乳腺癌中很常見。矛盾的是，INPP4B也是其他癌癥中被報(bào)道的致癌基因。這些相反的INPP4B角色如何與PI3K調(diào)控相關(guān)尚不清楚。作者報(bào)道了PIK3CA突變的ER+乳腺癌表現(xiàn)出INPP4B的mRNA和蛋白表達(dá)上升，盡管抑制AKT激活但I(xiàn)NPP4B?增加了PIK3CA突變的ER+乳腺癌細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)。作者利用蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和細(xì)胞成像的綜合方法，闡明了INPP4B促進(jìn)晚期核內(nèi)體和溶酶體的形成以及物質(zhì)運(yùn)輸，并激活PIK3CA突變ER+乳腺癌患者的Wnt/β-catenin信號(hào)通路。

圖5:INPP4B促進(jìn)晚期核內(nèi)體上PI(3,4) P2到PI(3)P的轉(zhuǎn)換

02

案例二：Type V Collagen in Scar Tissue Regulates the Size of Scar after Heart Injury

發(fā)表期刊：Cell（IF=38.637）????

發(fā)表時(shí)間：2020.08

技術(shù)手段：轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、單細(xì)胞測(cè)序

研究?jī)?nèi)容：心肌梗死患者的瘢痕組織大小是心血管預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)指標(biāo)，但對(duì)調(diào)節(jié)瘢痕大小的因素知之甚少。作者通過(guò)對(duì)小鼠缺血性心肌損傷模型的心臟瘢痕組織及正常心臟組織的轉(zhuǎn)錄組和蛋白組分析發(fā)現(xiàn)，V型膠原蛋白是創(chuàng)傷后心臟功能的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。結(jié)果表明V型膠原蛋白缺乏改變了疤痕組織的機(jī)械性能，改變基質(zhì)和細(xì)胞之間的相互反饋如誘導(dǎo)機(jī)械敏感性整合素的表達(dá)，從而驅(qū)動(dòng)成纖維細(xì)胞激活并增加了瘢痕的大小。Cilengitide肽（一種特異性整合素抑制劑）能挽救缺乏V型膠原蛋白缺失小鼠損傷后瘢痕形成增加的表型。這些觀察結(jié)果表明，V型膠原蛋白以整合素依賴的方式調(diào)節(jié)瘢痕大小。

圖6：蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)一步確認(rèn)了一群膠原蛋白的高表達(dá)

研究方向

植物機(jī)制調(diào)控?

01

案例一：The Second Site Modifier, Sympathy for the ligule,Encodes a Homolog of Arabidopsis ENHANCED DISEASE RESISTANCE4 and Rescues the Liguleless narrow Maize Mutant

發(fā)表期刊：Plant Cell（IF=9.618）????

發(fā)表時(shí)間：2019.06

技術(shù)手段：轉(zhuǎn)錄組、磷酸化蛋白組

研究?jī)?nèi)容：Liguleless narrow-R (Lgn-R)?是一個(gè)能引起植物發(fā)育缺陷的突變體，因?yàn)橥蛔兿耸荏w樣激酶Lgn的活性，引發(fā)下游信號(hào)網(wǎng)絡(luò)變化，導(dǎo)致發(fā)育缺陷。作者通過(guò)構(gòu)建近等基因系、數(shù)量性狀基因座?(QTL)及序列分析等，確定了Sol對(duì)Lgn-R的調(diào)控作用及其定位，綜合轉(zhuǎn)錄組學(xué)和磷酸蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)Lgn能夠通過(guò)磷酸化介導(dǎo)的免疫級(jí)聯(lián)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)最終抑制免疫反應(yīng)，Lgn還可以通過(guò)獨(dú)立的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)葉子發(fā)育。Lgn-R中發(fā)現(xiàn)的發(fā)育缺陷表型可能是由Lgn-R突變體中受影響的特定發(fā)育途徑引起的。

圖7：轉(zhuǎn)錄組和磷酸化組學(xué)聯(lián)合進(jìn)行機(jī)制研究

02

案例二：Autophagy Plays Prominent Roles in Amino Acid, Nucleotide,and Carbohydrate Metabolism during Fixed-Carbon Starvation in Maize

發(fā)表期刊：Plant Cell（IF=9.618）???

發(fā)表時(shí)間：2020.07

技術(shù)手段：轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組

研究?jī)?nèi)容：蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸、碳水化合物和細(xì)胞器的自噬循環(huán)對(duì)于細(xì)胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，尤其是在營(yíng)養(yǎng)限制條件下。為了更好地理解這種周轉(zhuǎn)是如何影響植物在營(yíng)養(yǎng)脅迫下的生長(zhǎng)、發(fā)育和生存的，作者結(jié)合多組學(xué)方法來(lái)研究經(jīng)黑暗誘導(dǎo)的固定碳饑餓的玉米自噬突變體。通過(guò)結(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析確定了許多自噬反應(yīng)蛋白，揭示了支持碳脅迫過(guò)程中各種代謝變化的過(guò)程以及潛在的自噬貨物?？偠灾?，在沒有自噬的情況下，固定碳饑餓會(huì)調(diào)整呼吸底物的選擇從而改變氨基酸、核苷酸和碳水化合物等代謝過(guò)程。

圖8：atg12突變引起的玉米蛋白質(zhì)豐度變化