知否知否 mRNA-蛋白聯合暗示疾病臨床表現
2019.03.05

眾所周知,轉錄組學與蛋白質組學技術是研究基因表達調控的重要工具,兩者從不同的層面探究基因的表達模式,且互為補充。近期,有研究發現mRNA與蛋白表達的相關性系數可以暗示一些疾病的臨床表現,如在年輕彌漫性胃癌患者中發現利用mRNA-蛋白相關性可鑒定與存活相關的潛在致癌基因和腫瘤抑制因子[1]。接下來,小編就結合一篇文獻來聊聊mRNA-蛋白相關性在預示臨床表現方面的具體作用~

 

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微環境蛋白質組揭示預處理在急性腎損傷中的保護作用

 

發表期

Kidney International

 

文章亮點

 

文章提出了針對順鉑急性腎損傷的兩種保護手段,通過對處理組樣品進行多組學層面分析,發現mRNA-蛋白表達相關性與腎損傷程度有密切聯系,且APCS蛋白的沉積是細胞微環境中促進腎損傷的一個關鍵因素。

 

材料選擇

對照組(veh)、順鉑處理組(cis)、低氧+順鉑處理組(HP)、熱量控制+順鉑處理組(CR)的小鼠腎皮質。

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對照組與處理組的設置[2]

 

 

實驗設計

 

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主要結果

 

1

研究人員利用label-free技術對4組小鼠腎皮質樣品進行蛋白質組檢測分析,共鑒定到6,000多個蛋白,其中4,733個是全部樣品共有的蛋白。veh與cis組樣品呈現出不同的聚類模式(下圖a),但veh與CR組樣品呈現相似的聚類模式(下圖b)通過對比veh與cis組蛋白的表達豐度,發現636個上調蛋白,812個下調蛋白(下圖c)。GO富集分析表明,在經過順鉑處理的樣品中,與胞外基質和急性期反應有關的蛋白上調,這和組織中出現的炎癥和纖維化反應表現一致;與離子、氨基酸、代謝物分泌相關的蛋白發生下調(下圖d)。

 

 

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定量蛋白質組數據分析[2]?

 

2

對四組樣品進行聚類分析,共分為6個蛋白簇(下圖a、b)。其中三簇在四組處理中呈現遞增的表達模式(veh < CR < HP < cis),這些蛋白在補體、胞外基質合成和趨藥性等生物過程中顯著富集;一簇呈現遞減的表達模式(veh > CR > HP > cis),這些蛋白在跨膜蛋白、近端小管功能方面富集。第5簇蛋白在CR處理組表達顯著上升,涉及脂肪酸合成的蛋白富集,表明這些蛋白與CR處理的保護作用有關。

 

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蛋白聚類分析[2]

 

3

mRNA-蛋白相關性系數與腎損傷程度有密切聯系。對成對的mRNA-蛋白進行相關性系數分析,發現它們的豐度呈現出中等的相關性(下圖b)。處理組中相關性最高的是CR組(R=0.57)其次是HP組和cis組。為檢測mRNA-蛋白相關性系數與腎損傷之間的關系,研究人員對相關性系數與對應個體的肌酸酐和血尿素氮(BUN)水平進行了分析(兩者水平過高代表腎功能缺失),發現腎損傷越嚴重,mRNA-蛋白間的相關性系數越低(下圖d、e),表明轉錄后修飾在受傷應激反應中起重要的指示作用。

 

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mRNA-蛋白相關性與腎功能的關系[2]

 

4

處理組中發生上調的蛋白多數來源于細胞微環境。將這些蛋白與肌苷酸水平進行相關性排序,功能富集分析顯示肌苷酸水平與涉及胞外基質合成、血清蛋白和補體激活的蛋白密切相關(下圖a、b)。

 

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胞外蛋白的沉積可以反映腎損傷的程度[2]

 

5

損傷關聯分子模式(DAMPs)與急性細胞凋亡和組織損傷有關。蛋白質組數據清晰地反映了這些損傷的過程。研究人員從蛋白質組數據中鑒定到27個DAMPs和一些與DAMP相關的反應,將它們與肌酸酐水平進行了相關性分析(下圖a),發現一個血漿循環蛋白APCS與腎損傷的程度有密切的關聯,且APCS參與凋亡細胞的結合和小管形成活動(下圖b、c)。

 

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APCS表達在腎損傷樣品中上升[2]

 

6

綜上,研究對順鉑引起的急性腎損傷進行了兩種預處理CR和HP, 其中CR處理對腎損傷起到了明顯的保護作用,使其與對照組樣品基本一致參與脂肪酸合成的蛋白在CR組中顯著表達,正好彌補了因順鉑處理引起的細胞膜完整性缺失(下圖)。


研究發現mRNA與蛋白間表達的相關性跟腎損傷的程度密切相聯, APCS蛋白的沉積是細胞微環境中促進腎損傷的一個關鍵因素。本項研究將表型與多組學數據相結合,為理解順鉑急性腎損傷的發病機理和器官保護的分子機制提供了新思路。

 

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脂肪酸合成在預防腎損傷中的作用[2]

 

由此可見,將蛋白質組和轉錄組信息進行聯合分析,可以幫助我們獲取更多的疾病信息和特征,如疾病發展程度、與存活相關的基因等,為疾病的診斷、治療和預后提供更多的有力支持。


參考文獻: 

[1] Dong-gimun, et al. Proteogenomic Characterization of Human Early-OnsetGastric Cancer. 2019, Cancer Cell.

[2] R. Sp?th, et al. The proteome microenvironment determines the protective effect of preconditioning in cisplatin-induced acute kidney injury. 2018, Kidney International. 95.10.1016/j.kint.2018.08.037.

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