精子发生过程中翻译后修饰的蛋白质组学研究进展

精子发生由一系列多阶段、复杂的生物学事件所组成,受到多因素的调控。精子发生过程存在翻译延迟的现象,因此转录和蛋白表达水平变化不完全一致。蛋白质的翻译后修饰作为蛋白质功能的重要调控方式,在精子发生过程中起着重要调控作用。近年来,蛋白质组学(proteomics)的发展促进了蛋白质翻译后修饰的解析和功能研究。本文综述了精子发生过程中多种翻译后修饰的蛋白质组学研究进展,并讨论了它们在精子发生、精子功能和男性生育能力中的作用以及它们在未来临床诊疗中的价值。     

组蛋白赖氨酸修饰相关蛋白的鉴定研究

组蛋白翻译后修饰(Histone post-translational modifications,HPTMs)是表观遗传学研究的重要内容之一,其中组蛋白赖氨酸修饰在调控酶的作用下动态变化,一方面改变了组蛋白与DNA的作用关系,一方面招募结合蛋白(readers),进而调控基因转录。这些组蛋白赖氨酸修饰相关蛋白蕴含着重要的生物学信息,它们的鉴定是理解其功能,解析表观遗传机制的关键。本文就基于质谱的蛋白质组学技术,评述了组蛋白赖氨酸修饰相关蛋白的分析方法和应用研究。     

化学基因组学和化学蛋白质组学用于细胞自噬研究

化学基因组学和化学蛋白质组学作为后基因组时代的新技术,是以化学小分子为工具,对细胞的生理过程进行精确干扰,研究有机体和细胞的功能,同时也是新药开发的重要手段。本文综述了化学基因组学和化学蛋白质组学征自噬相关靶点的特异性小分子的发现,及小分子存自噬机理研究中的应用。     

磷酸化蛋白质组学的新进展及其在肝脏生理和病理机制中的应用

蛋白质磷酸化是最常见的蛋白质翻译后修饰形式。由于蛋白质的磷酸化形式可以被磷酸酶和磷酸激酶进行可逆的调控,所以在众多的生命活动过程中蛋白质的磷酸化修饰起着重要的调控作用,因此对生物体内蛋白质磷酸化修饰的系统研究对于揭示生命科学的奥秘显得十分重要。近年来,随着质谱技术和生物信息学软件以及磷酸化肽段富集方法的发展,利用质谱对生物体内蛋白质磷酸化修饰研究的技术逐渐成熟。肝脏作为人体最重要的代谢和免疫器官,深入研究肝脏细胞内蛋白质磷酸化修饰形式对于理解其功能具有重要指导意义。目前,迅速发展的磷酸化蛋白质组学技术已经被广泛应用到肝脏功能的生物学研究中。这些研究加深了人们对肝脏的生理及病理状态的分子生物学机制的了解。本文综述了当前磷酸化蛋白质组学的研究进展和磷酸化蛋白质组学在肝脏中的研究。     

植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展

蛋白质赖氨酸乙酰化是植物中普遍存在的重要蛋白质翻译后修饰过程。过去的研究主要集中在染色体组蛋白的乙酰化修饰及其调控机制。目前,随着定量乙酰化蛋白质组学技术的发展,大量非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰被发现,其在植物中存在的普遍性及其生理功能的重要性也随之凸显。非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰在植物不同组织、器官和细胞器中大量存在,广泛参与植物生长发育的各种代谢过程的调控,并在植物应答和适应逆境胁迫中发挥作用。综述了近年来植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展,阐明乙酰化修饰在植物不同组织和亚细胞中的分布特征以及在植物生长发育和逆境胁迫响应中的作用,并阐述乙酰化修饰与其他蛋白质翻译后修饰的交互作用,最后对未来的研究进行展望和讨论。     

蛋白质组学在细胞凋亡研究中的应用

细胞凋亡是一种遗传决定的在多细胞生物生长发育和稳态维持中发挥重要作用的细胞程序性死亡. 正常细胞中细胞凋亡程序受精细调控, 而肿瘤、自身免疫性疾病等多种疾病的发生与细胞凋亡的失调密切相关, 因此对其分子机制的研究备受关注. 在过去的20多年研究中, 发现很多凋亡相关的蛋白质被翻译后机制调控, 包括蛋白质剪切、转位、蛋白质相互作用和各种翻译后修饰等, 这些正是蛋白质组学的研究范畴. 近年来, 蛋白质组学技术飞速发展, 并与遗传学和化学生物学等学科交叉, 推动了功能蛋白质组学和化学/药物蛋白质组学的发展, 并被迅速地应用于细胞凋亡研究领域, 有对细胞凋亡研究产生重要影响的潜力. 本文综述了近年来本实验室及国际上运用蛋白质组学技术和策略研究细胞凋亡的主要进展, 同时展望了蛋白质组学在凋亡研究领域的方向和挑战.     

哺乳动物精子磷酸化蛋白质组学研究进展

蛋白质的表达、修饰及相互作用的研究已成为后基因组学时代蛋白质组学中的重要内容。蛋白质磷酸化和去磷酸化作为最普遍的翻译后修饰之一,是精子细胞信号转导和酶调控、表达的主要分子机制,亦是精子、卵细胞信号识别及完成受精作用的关键环节。对精子磷酸化蛋白功能的研究有助于深入理解精子的获能、超激活运动的维持、发生顶体反应及精卵结合等受精过程的分子调控机理。对哺乳动物精子磷酸化蛋白质组学的研究进展,包括动物精子磷酸化蛋白质组学研究的技术方法、磷酸化蛋白质种类的鉴定、定量及其功能分析进行了综述,为进一步发掘与受精相关的重要生物标志物,揭示精子发育、繁殖潜能变化及受精分子机理奠定基础。     

玉米早期花药蛋白质组和磷酸化蛋白质组分析

蛋白质磷酸化修饰是调控其功能的一种重要方式。植物有性生殖过程在农作物产量形成和物种繁衍过程中起着重要作用。作为植物雄性生殖器官的花药,其正常生长发育对于保证形成功能性配子(花粉)以及完成双受精过程至关重要。本研究以重要农作物玉米(B73)为材料,利用Nano UHPLC-MS/MS质谱技术对玉米早期发育的花药在蛋白质组和磷酸化蛋白质组水平进行全面分析,以探究玉米花药发育过程中的蛋白调控网络和磷酸化修饰调控网络。在蛋白质组学分析中,共鉴定到了3 016个多肽,匹配到1 032个蛋白质上。通过Map Man分析,预测到了一些和花药发育相关的蛋白质,例如受体激酶(GRMZM2G082823_P01、GRMZM5G805485_P01等)。另外,在磷酸化蛋白质组学研究中,通过对Ti O2亲和层析富集到的磷酸化多肽进行质谱分析,检测到了257个磷酸化多肽,匹配到210个蛋白质上。我们的数据揭示了玉米花药发育过程中的223个磷酸化位点。与已发现的玉米中的86个磷酸化蛋白质(植物蛋白磷酸化数据库(P3DB):http://www.p3db.org/organism.php)相比,其中203个磷酸化蛋白和218个磷酸化位点为首次揭示。进一步生物信息学分析表明:磷酸化在14-3-3蛋白质、激酶、磷酸酶、转录因子、细胞周期和染色质结构相关的蛋白质介导的玉米早期花药发育过程中起着重要的调控作用。总之,本研究首次在蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学水平研究了玉米早期花药发育的蛋白质调控网络,不仅丰富了玉米蛋白质和磷酸化修饰蛋白质数据库,并为利用遗传学和生物化学手段深入研究玉米花药发育的分子调控机理提供了基础。     

蛋白质组学在病毒致病机理研究中的应用

近年来,蛋白质组学技术成为医学研究的热点。蛋白质组学是高通量的分析正常及病理条件下机体、组织、细胞或亚细胞成分中的全部蛋白质。对不同空间、不同时间上动态变化的蛋白质组的整体进行比较,分析不同蛋白质组之间在表达数量、表达水平和修饰状态上的差异。蛋白质组学分析作为对生物代谢调控分析的技术手段,以病毒为研究的对象和工具,该技术的研究主要集中在新蛋白的发现、致病机理、疫苗的研制及耐药机制等方面。本文主要概述了蛋白质组学在一些动物传染病病毒致病方面研究和应用,分析了蛋白质组学技术对蛋白功能研究存在的问题和未来发展趋势,以便使研究者了解该技术使用的现状,提供理论参考。     

《细胞-代谢》：研究发现戊二酸尿症潜在药物靶标

《细胞-代谢》（Cell Metabolism）报道。中科院上海药物所化学蛋白质组学研究中心科研人员首次发现了与遗传代谢性疾病戊二酸尿症相关的体内蛋白修饰新型通路——赖氨酸戊二酰化,并发现了治疗此疾病的潜在新药物靶标。     

蛋白质组学的应用研究进展

蛋白质组学(Proteomics)是一门大规模、高通量、系统化的研究某一类型细胞、组织或体液中的所有蛋白质组成及其功能的新兴学科。虽然基因决定蛋白质的水平,但是基因表达的水平并不能代表细胞内活性蛋白的水平,蛋白质组学分析是对蛋白质翻译和修饰水平等研究的一种补充,是全面了解基因组表达的一种必不可少的手段。蛋白质组学相关技术的发展极大地推动了蛋白质组学的研究进展,使其在各研究领域得到了广泛的应用。对蛋白质组学相关技术及其在各领域的应用进行了综述,最后对蛋白质组学的发展趋势和应用前景作出展望。     

蛋白质磷酸化修饰的研究进展

蛋白质磷酸化是最常见、最重要的一种蛋白质翻译后修饰方式,它参与和调控生物体内的许多生命活动。通过蛋白质的磷酸化与去磷酸化,调控信号转导、基因表达、细胞周期等诸多细胞过程。随着蛋白质组学技术的发展和应用,蛋白质磷酸化的研究越来越受到广泛的重视。我们介绍了蛋白质磷酸化修饰的主要类型与功能、磷酸化蛋白质分析样品的富集及制备、磷酸化蛋白的鉴定及磷酸化位点的预测、蛋白分离后磷酸化蛋白的检测,及蛋白质磷酸化的分子机制,并综述了近年来国内外的主要相关研究进展。     

RNA修饰与人类疾病研究进展

转录后修饰广泛存在于各种RNA分子中.这种化学修饰可通过调控RNA剪接、翻译、运输、定位、稳定性等多种方式发挥生物学功能.近年来,高通量测序技术及化学生物学检测等技术的快速发展使多种RNA修饰(如m⁶A, m⁵C, m¹A)的准确鉴定和定位问题取得突破. RNA修饰与编辑作为一类新的表观转录生物标志物,在肿瘤、神经系统疾病、免疫性疾病等多种疾病的诊断和治疗中受到广泛关注.本文主要综述了RNA修饰与编辑的生物学功能以及参与蛋白调控的分子机制,并重点回顾了其在疾病诊疗中的应用进展.     

蛋白质精氨酸甲基化参与基因转录后调控的研究进展

蛋白质精氨酸甲基化是真核生物中一种广泛存在并在进化上保守的蛋白质翻译后修饰,由蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMT)催化完成。动物中的研究表明,PRMT通过催化多种RNA结合蛋白的精氨酸甲基化而参与调控细胞多种重要的生命过程,如RNA代谢、细胞增殖以及信号转导等。概述真核生物中精氨酸甲基化对不同的RNA结合蛋白的功能调控,并重点阐述该翻译后修饰在转录后加工过程中的重要作用;介绍高等植物拟南芥中蛋白质精氨酸甲基转移酶参与转录后调控的最新研究进展,并对精氨酸甲基化修饰参与调控植物RNA结合蛋白的功能及今后可能的研究方向进行讨论。     

泛素蛋白磷酸化修饰的功能与解析

泛素化是存在于真核生物中一种重要的翻译后修饰过程,参与调控包括蛋白质降解在内的多种生命活动。实现这一调控过程需要将一个由76个氨基酸组成的泛素蛋白共价连接到底物蛋白上。同时,泛素本身也存在多种翻译后修饰,包括泛素化、磷酸化、乙酰化等,进一步丰富了泛素的修饰类型,决定了底物蛋白不同的命运。近年来,伴随着第65位丝氨酸磷酸化泛素蛋白参与调控线粒体自噬这一突破性进展,泛素蛋白其余磷酸化位点的功能研究也获得越来越多的关注。本文根据目前已有的国内外研究和报道,总结了泛素蛋白已知的磷酸化修饰位点,梳理了泛素蛋白第12位和66位苏氨酸、第57位和65位丝氨酸等位点的磷酸化修饰对其生物物理特性带来的改变,并对相应修饰位点所涉及的生物学功能调控进行了综述。     

定量蛋白质组学中的同位素标记技术

定量蛋白质组学的目的是对复杂的混合体系中所有的蛋白质进行鉴定,并对蛋白质的量及量的变化进行准确的测定,是当前系统生物科学研究的重要内容。近年来,由于质谱技术和生物信息学的进步,定量蛋白质组学在分析蛋白质组或亚蛋白质组方面已取得了令人瞩目的成就,但其最显著的成就应该归功于稳定同位素标记技术的应用。该技术使用针对某一类蛋白具有特异性的化学探针来标记目的蛋白质或肽段,同时化学探针要求含有用以精确定量的稳定同位素信号。在此基础上,实现了对表达的蛋白质差异和翻译后修饰的蛋白质差异进行精确定量分析。综述了在定量蛋白质组学中使用的各种同位素标记技术及其应用。     

蛋白质组学技术在病毒学研究中的应用

蛋白质组学是门研究细胞和组织中蛋白质的存在及其结构、翻译后修饰、表达水平,最终阐述蛋白质群体功能的学科[1],它不仅是对机体产生的所有蛋白进行系统分离解析,更重要的是对这些蛋白质如何行使功能作出解释.利用先进的蛋白质组学技术研究病毒及相闰关宿主蛋白的表达、翻译后修饰、定位、相互作用和功能进行系统研究,有助于深入了解病素毒复复制、与宿主相互作用以及引发疾病的机制。     

植物细胞壁蛋白质组学研究进展

植物细胞壁蛋白质在细胞代谢和发育调控、细胞壁组分修饰、信号转导及胁迫响应等生物学事件中具有重要功能.最近,国内外学者开展了大量植物细胞壁蛋白质组学的研究工作,并取得了巨大进展.本文详述了细胞壁蛋白质的分类、提取、鉴定及生物信息学分析的最新进展,总结了植物细胞壁蛋白质组学的应用和面临的挑战,提出了植物细胞壁蛋白质组学研究的框架图,以期为植物细胞壁蛋白质组学的广泛研究提供借鉴.     

乳腺癌相关蛋白的类泛素化修饰研究进展

类泛素蛋白SUMO在调节蛋白质的稳定性和功能中起着关键的作用,此外它还能够通过对转录因子及其共调节因子的修饰来调节蛋白质相互作用、蛋白亚细胞定位、蛋白质二聚化及调控基因转录等。本文通过总结SUMO系统对雌激素信号通路蛋白的修饰作用,以及其他乳腺癌相关蛋白的修饰作用,阐释其在乳腺癌发生发展中的重要功能。     

精子发生过程中蛋白质翻译后修饰的研究进展

精子发生是一个高度复杂且受到精密调控的生物学过程,其中蛋白质作为生命活动的最终执行者,其翻译后修饰发挥着重要的调控作用。精子发生过程中存在多种蛋白质翻译后修饰,如磷酸化、乙酰化、泛素化等,其异常可引起精子发生障碍,严重的甚至可导致不育。随着蛋白质组学技术的快速发展,基于临床不育样本和模式动物的功能研究,可以系统性解析精子发生过程中蛋白质翻译后修饰的动态调节与功能,揭示精子发生的分子调控机制以及男性不育的发病机理。该文就近年来精子发生过程中蛋白质翻译后修饰调控机制,以及少精子症、弱精子症和畸形精子症等临床疾病中蛋白质翻译后修饰的研究进展进行了综述。