遺傳物質(zhì)從DNA、RNA到蛋白質(zhì)的過程，受到不同水平的表達(dá)調(diào)控，如表觀調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、翻譯調(diào)控等。蛋白質(zhì)是生理活動的執(zhí)行者，是生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究將直接闡明生命在生理或病理?xiàng)l件下的變化機(jī)制。同時(shí)結(jié)合mRNA的研究可以比較分析基因在轉(zhuǎn)錄和翻譯不同水平的調(diào)控機(jī)制。
iTRAQ和label-free是目前定量蛋白質(zhì)組學(xué)常用的技術(shù)。其中，iTRAQ技術(shù)是一種蛋白體外標(biāo)記定量技術(shù)，利用多種同位素特異性標(biāo)記蛋白的氨基集團(tuán)，進(jìn)行質(zhì)譜串聯(lián)分析，從而比較不同樣品蛋白質(zhì)的相對含量。另外非標(biāo)定量法（label-free）是一種不依賴于同位素標(biāo)記的新型蛋白質(zhì)定量技術(shù)，通過比較質(zhì)譜分析次數(shù)或質(zhì)譜峰強(qiáng)度，分析不同樣品蛋白的數(shù)量變化。相比于label-free，iTRAQ的蛋白通量及結(jié)果準(zhǔn)確性都更高。今天咱們通過實(shí)際案例來具體了解一下它們的用途。
案例一： Proteomic analysis reveals strong mitochondrial involvement in cytoplasmic male sterility of pepper (Capsicum annuum L.)
實(shí)驗(yàn)方法：Label free
發(fā)表雜志：Journal of Proteomics，IF：3.867
見刊時(shí)間：2017.8
樣本：辣椒花蕾
文章概述：這是一篇很典型的應(yīng)用label-free蛋白質(zhì)組學(xué)方法研究花粉發(fā)育和雄性不育相關(guān)分子機(jī)制，共定性定量了324個差異表達(dá)蛋白，組織學(xué)實(shí)驗(yàn)表明花粉中絨氈層細(xì)胞的程序化凋亡是雄性不育的最重要的原因。蛋白質(zhì)組學(xué)的生物信息分析結(jié)果表明參與花粉外壁形成、丙酮酸代謝、三羧酸循環(huán)、線粒體的電子傳輸及氧化應(yīng)激反應(yīng)都可能和細(xì)胞敗育有關(guān)。我們的研究為研究辣椒育種提供了研究的基礎(chǔ)。
案例二： ProteomeAnalysis of Potential Synaptic Vesicle Cycle Biomarkers in the Cerebrospinal Fluidof Patients with Sporadic Creutzfeldt–Jakob Disease
實(shí)驗(yàn)方法：iTRAQ
發(fā)表雜志：Molecular Neurobiology（分子神經(jīng)生物學(xué)），IF：5.397
見刊時(shí)間：2016.8.25
樣本：腦脊液
文章概述：克雅氏病是一種致命的神經(jīng)退行性疾病，發(fā)病迅速，至今仍不明確它的發(fā)生機(jī)制；而突出囊泡通路被認(rèn)為與許多神經(jīng)性疾病相關(guān)。研究者選用了20例克雅氏病病人和13例正常人的腦脊液，進(jìn)行了iTRAQ差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究，從中篩選出了在疾病中表達(dá)異常的蛋白。從而篩選得到了參與該病發(fā)展突觸囊泡循環(huán)通路中的潛在分子標(biāo)志物。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)突觸囊泡通路在克雅氏病中發(fā)揮著重要作用，并且通過蛋白質(zhì)組學(xué)的技術(shù)手段，鑒定到了參與此通路的6個關(guān)鍵蛋白：AP2A1,SYT1,SNAP25,STXBP1,CLTB,Rab3a，緊接著利用Western Blot的方法驗(yàn)證了這些蛋白的表達(dá)量差異。借助這項(xiàng)研究，研究者們希望能夠幫助篩選明確的分子標(biāo)志物，來幫助預(yù)測sCJD的發(fā)生。
案例三：iTRAQ-based quantitative proteomic analysis for identification of biomarkers associated with emodin against severe acute pancreatitis in rats
實(shí)驗(yàn)方法：iTRAQ
發(fā)表雜志：RSC Advances，IF：3.108
見刊時(shí)間：2016.6
樣本：大鼠
文章概述：本文是一篇很典型的利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)（iTRAQ）發(fā)表在Royal Society of Chemistry上的文獻(xiàn)，研究大鼠SAP造模后及大黃素治療后蛋白質(zhì)層面的表達(dá)差異，旨在篩選出大黃素對SAP作用的生物標(biāo)記物。作者篩選出了32個潛在標(biāo)記蛋白并對其進(jìn)行了GO功能注釋，接著將目光鎖定在HTRA1這種新發(fā)現(xiàn)的標(biāo)記物，并經(jīng)過Western blot證實(shí)了其與SAP及大黃素的密切關(guān)系。最后提出了大黃素通過抑制HTRA1/TGF-β信號通路來治療SAP的假說，為揭示大黃素對SAP治療的分子機(jī)制提供了新的思路。
案例四：Comparative transcriptomic and proteomic analyses provide insights into the key genes involved in highaltitude adaptation in the Tibetan pig
實(shí)驗(yàn)方法：RNA-seq, iTRAQ質(zhì)譜定量分析,
發(fā)表雜志：Scientific Reports，IF：5.228
見刊時(shí)間：2017.6
樣本：豬的心臟組織
文章概述：本文是一篇很典型的利用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)（iTRAQ）發(fā)表在Scientific Report上的文獻(xiàn)，研究高原地區(qū)和平原地區(qū)藏豬和約克郡豬心臟組織的轉(zhuǎn)錄組和蛋白組的差異。旨在研究高原動物適應(yīng)極端環(huán)境的機(jī)制。多組學(xué)聯(lián)合方式揭示了環(huán)境適應(yīng)分子機(jī)制的關(guān)鍵蛋白A2M, PDLIM3, CRYAB, ACE及參與的信號通路HIF-1，心血管發(fā)育，VEGF等信號通路，這些信號通路可以與藏豬的環(huán)境適應(yīng)機(jī)制有關(guān)，為了解人類缺氧性相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制提供了很重要的參考。
案例五：Comparative proteomics to reveal muscle-specific beef color stability of Holstein cattle during post-mortem storage
實(shí)驗(yàn)方法：Label free
發(fā)表雜志：Food chemistry IF：4.052
見刊時(shí)間：2017
樣本：牛肌肉
文章概述：本文利用了非標(biāo)記定量（Label free）蛋白質(zhì)組學(xué)的方法，研究發(fā)現(xiàn)，腰大肌在宰后貯藏過程中的高鐵肌紅蛋白明顯高于背最長肌，但后者的肉色保持較好。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，背最長肌的豐度較高的蛋白主要與抗氧化、保護(hù)和修護(hù)有關(guān)，而腰大肌的豐度較高的蛋白，主要比TCA循環(huán)、線粒體電子傳遞鏈相關(guān)，從而導(dǎo)致了兩者肉色變化的差異性。
案例六： Unraveling proteome changes of Holstein beef M. semitendinosus anditsrelationship to meat discoloration during post-mortem storage analyzedbylabel-free mass spectrometry
實(shí)驗(yàn)方法：Label free
發(fā)表雜志：Journal of Proteomics IF：3.867
見刊時(shí)間:2016
樣本：牛半腱肌
文章概述：
本文利用了非標(biāo)記定量（Label free）蛋白質(zhì)組學(xué)的方法，探究牛半腱肌在不同儲存時(shí)間（0天、4天和9天）其蛋白組的變化，同時(shí)尋找與肉色變化相關(guān)的差異蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，宰后貯藏過程中牛肉色逐漸劣變，高鐵肌紅蛋白的含量不斷上升，肉色由鮮紅色轉(zhuǎn)變成褐色。不同儲存天數(shù)下，共找到了118個差異蛋白質(zhì)，其中18個差異蛋白質(zhì)與牛肉的顏色聯(lián)系密切，生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，這些蛋白主要與糖酵解、能量代謝、電子傳遞和抗氧化功能等生物進(jìn)程相關(guān)。
案例七： Comparative Proteomics Analysis of Phloem Exudates Collected during the Induction of Systemic Acquired Resistance
實(shí)驗(yàn)方法：Label free
發(fā)表雜志：Plant Physiology IF：6.456
見刊時(shí)間: 2016
樣本：擬南芥
文章概述：系統(tǒng)獲得抗性Systemic acquired resistance（SAR）是植物受到局部感染初期產(chǎn)生的一種防御反饋，它為未受感染的區(qū)域提供了長效的、全局性的抗病保護(hù)。研究人員以擬南芥的韌皮部汁液為研究對象，選取了空白組（Mock）、高病毒感染組（virulent Pst）、低毒感染組（ avirulent Pst ）用于高通量定量蛋白組學(xué)的實(shí)驗(yàn)分析。富集到與 SAR 相關(guān)的蛋白如 THIOREDOXIN h3,ACYL-COENZYME A-BINDING PROTEIN6 ， PATHOGENESIS-RELATED1，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)一系列與SAR相關(guān)的新蛋白，此外，研究人員除了富集擬南芥SAR過程的信號通路，還將鑒定到的韌皮部汁液蛋白組與數(shù)據(jù)庫中南瓜和矢車菊的韌皮部汁液蛋白組數(shù)據(jù)做了比較，發(fā)現(xiàn)盡管物種間鑒定到的蛋白組差異較大，但在SAR調(diào)控下的蛋白確有相通之處！
案例八：Quantitative proteomics and transcriptomics reveal key metabolic processes associated with cotton fiber initiation
實(shí)驗(yàn)方法：iTRAQ+RNA-seq
發(fā)表雜志：Journal of Proteomics IF：3.867
見刊時(shí)間：2015
樣本：棉花胚珠
文章概述：
利用iTRAQ蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)和RNA seq技術(shù)，揭示參與棉花纖維形成的關(guān)鍵代謝通路。共鑒定并量化了5884種可能參與纖維細(xì)胞起始的蛋白質(zhì)。發(fā)現(xiàn)了兩個編碼3-羥基?；?CoA脫水酶的棉花PAS2基因。 VLCFA生物合成通過關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄激活來調(diào)控纖維的生長和發(fā)育。 本研究提供了纖維初始細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)，增加了對控制纖維細(xì)胞分化和早期棉花纖維發(fā)育的分子過程的理解。
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