登顶多篇CNS！定量蛋白质组与磷酸化蛋白质组关联分析全新上线！

蛋白质是生命活动的主要执行者，其中蛋白磷酸化是最基础的修饰类型之一，真核生物体内有超过三分之一的蛋白可以发生磷酸化修饰，号称“修饰之王”。蛋白磷酸化广泛参与细胞的增殖、发育、分化、凋亡，细胞骨架调控、神经活动、肌肉收缩、新陈代谢及肿瘤发生等，对许多生物的细胞功能起着生物“开/关”作用。深入研究蛋白质磷酸化翻译后修饰对揭示生命活动的机理、筛选疾病生物标志物、鉴定药物靶点等都具有重要意义。

单一的磷酸化蛋白组学只能解释蛋白磷酸化水平的科学问题，随着定量蛋白质组与磷酸化蛋白质组关联分析在癌症发病机制和精准治疗、拟南芥生长发育调控机制等研究领域发表了大量CNS级高水平文章^[1-3]，定量蛋白质组与磷酸化蛋白质组作为新晋“黄金搭档”助力更深入的调控和分子机制研究。定量蛋白质组与磷酸化蛋白质组双管齐下，可以多维度高深度解析生物反应机制，更精准定位主导调控作用。

定量蛋白质组与磷酸化蛋白质组关联分析应运而生，将会带来哪些惊喜？让我们一睹为快！

☑ 更精准：精准定位主导调控作用

☑ 多维度：两个组学维度解析生物反应机制

☑ 高深度：关联分析深度挖掘调控和分子机制

☑ 定制化：激酶进化树、激酶-底物分析及磷酸化位点激酶预测

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1）精准定位主导调控作用

对复杂的生命体进行研究，单—蛋白质组只能基于蛋白水平进行分析，同样，磷酸化蛋白质组也只能解释磷酸化水平的变化。如果只进行磷酸化蛋白质组研究，得到差异磷酸化蛋白，无法确认是蛋白表达水平差异引起磷酸化水平差异，还是修饰水平差异，无法精准呈现蛋白表达和修饰水平的变化情况。通过两个组学关联分析，蛋白表达和修饰谁起主导调控作用一目了然（表1）^[4]。

表1 定量蛋白质组与磷酸化蛋白质组差异倍数整合表

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2）两个组学维度解析生物反应机制

分别从鉴定、定量、功能分析和富集水平进行联合分析，多维度解析生物反应机制。

图1 GO富集关联气泡图

以GO中细胞组分（cellular component）功能富集分析为例（图1），可以看到蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学GO功能富集在富集因子和通路蛋白数都有较大差异，富集通路分布也有显著不同。将两个组学的通路富集、蛋白分布和富集因子整合在同一张结果图片中，便于异同分析、多维度解析生物反应机制。

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3）关联分析深度挖掘调控和分子机制

通过不同组学分析，分别得到定量蛋白质组与磷酸化蛋白质组差异蛋白KEGG网络互作结果。基于不同结果，可以进一步分析差异蛋白或者差异修饰蛋白的代谢网络作用机制，但两个组学是如何在机体内相互作用，如何共同调节机体生命活动的，可以借助关联分析完美呈现。

图2 差异蛋白关联KEGG网络图

通过蛋白及通路KEGG关联分析（图2）可以快速找到核心作用的蛋白、磷酸化蛋白、蛋白质组水平Pathway和磷酸化蛋白质组水平Pathway，助力更快速、更深层次地挖掘调控和分子机制。

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4）激酶进化树、激酶-底物分析及磷酸化位点激酶预测

蛋白激酶是介导可逆磷酸化反应的重要因子，在细胞的信号传导及其复杂的生命活动中起到了广泛的作用，对激酶的深入了解是研究磷酸化修饰的基础。

图3 激酶进化树示例图

激酶进化树（图3）显示蛋白激酶结构域间的序列相似性：两个激酶间沿分支的距离与两个序列间的差异成正比。已经标记七种主要组别，并用不同颜色进行区分。

图4 激酶-底物分析及磷酸化位点激酶预测示例图

通过对激酶-底物分析及磷酸化位点激酶预测（图4），准确找到激酶和底物间的作用关系，有助于机体调控机制的深入研究。

CNS高分案例解析

高分案例1：Mass-spectrometry-based draft of the Arabidopsis proteome

发表期刊：Nature

发表时间：2020年3月

研究方式：转录组+蛋白质组+磷酸化蛋白质组

研究成果：对拟南芥的30种组织进行转录组、蛋白质组和磷酸化蛋白组分析，系统地揭示了组织特异性和磷酸化调控的信号通路，是目前拟南芥蛋白质表达丰度与磷酸化翻译后修饰最为系统全面的研究。

高分案例2：Proteogenomic Characterization of Endometrial Carcinoma

发表期刊：Cell

发表时间：2020年2月

研究方式：基因组+转录组+蛋白质组+磷酸化蛋白质组+乙酰化蛋白质组

研究成果：对95例子宫内膜癌样本（83个子宫内膜癌和12个浆液性肿瘤）进行了多组学分析，确定了circRNA在上皮-间充质转化中的潜在作用，并提供了临床和肿瘤亚组蛋白质组学标志物的新信息，发现了在子宫内膜癌发展过程中新分子之间联系的潜在机制，并为其治疗提供了潜在靶点。

高分案例3：Proteomics identifies new therapeutic targets of early-stage hepatocellular carcinoma

发表期刊：Nature

发表时间：2019年2月

研究方式：蛋白质组+磷酸化蛋白质组

研究成果：分析了110例肝癌患者肿瘤组织及瘤旁组织的蛋白表达情况，分析数据显示出了早期肝细胞癌的异质性，研究人员将其分为S-I、S-II、S-III三种亚型。发现甾醇O-酰基转移酶1（SOAT1）表达水平与肝癌患者较差的预后密切相关。阿伐麦布能够显著抑制SOAT1高表达PDX模型的肿瘤大小，其有望成为肝癌靶向治疗中的一种新型药物，在肝癌药物治疗中发挥重要作用。

综上，通过定量蛋白质组与磷酸化蛋白质组关联分析，可以更精准定位主导调控作用，明确蛋白表达差异或磷酸化修饰水平变化在机体中的重要性；多维度共同解析生物反应机制，不仅知其然，更知其所以然；结合激酶分析，更有助于对调控和分子机制的深度挖掘。

定量蛋白质组与磷酸化蛋白质组关联分析已成为CNS发文热点，华大基因不仅可以提供高质量的检测分析服务，同时也提供专业的技术支持，可为广大科研用户提供完善的方案设计，还在等什么，快联系当地销售经理吧！

参考文献： 

[1] Jiang, Y., Sun, A., Zhao, Y. et al. Proteomics identifies new therapeutic targets of early-stage hepatocellular carcinoma[J]. Nature, 2019, 567(7747):257-261.

[2] Yongchao Dou, Emily A. Kawaler, et al. Proteogenomic Characterization of Endometrial Carcinoma[J], Cell, 2020, 729.

[3] Mergner J , Frejno M , List M , et al. Mass-spectrometry-based draft of the Arabidopsis proteome[J]. Nature, 2020, 579(D1).

[4] Hashimoto Y, Kinoshita N, et al. Mechanical Force Induces Phosphorylation- Mediated Signaling that Underlies Tissue Response and Robustness in Xenopus Embryos[J]. Cell Syst, 2019, 8(3):226-241.

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