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                知否知否 mRNA-蛋白联合暗示疾病临床表现
                2019.03.05

                众所周知,转录组学与蛋白质组学技术是研究基因表达调控的重要工具,两者从不同的层面探究基因的表达模式,且互为补充。近期,有研究发现mRNA与蛋白表达的相关性系数可以暗示一些疾病的临床表现,如在年轻弥漫性胃癌患者中发现利用mRNA-蛋白相关性可鉴定与存活相关的潜在致癌基因和肿瘤抑制因子[1]。接下来,小编就结合一篇文献来聊聊mRNA-蛋白相关性在预示临床表现方面的具体作用~

                 

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                微环境蛋白质组揭示预处理在急性肾损伤中的?;ぷ饔?/span>

                 

                发表期

                Kidney International

                 

                文章亮点

                 

                文章提出了针对顺铂急性肾损伤的两种?;な侄?,通过对处理组样品进行多组学层面分析,发现mRNA-蛋白表达相关性与肾损伤程度有密切联系,且APCS蛋白的沉积是细胞微环境中促进肾损伤的一个关键因素。

                 

                材料选择

                对照组(veh)、顺铂处理组(cis)、低氧+顺铂处理组(HP)、热量控制+顺铂处理组(CR)的小鼠肾皮质。

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                对照组与处理组的设置[2]

                 

                 

                实验设计

                 

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                主要结果

                 

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                研究人员利用label-free技术对4组小鼠肾皮质样品进行蛋白质组检测分析,共鉴定到6,000多个蛋白,其中4,733个是全部样品共有的蛋白。veh与cis组样品呈现出不同的聚类模式(下图a),但veh与CR组样品呈现相似的聚类模式(下图b)。通过对比veh与cis组蛋白的表达丰度,发现636个上调蛋白,812个下调蛋白(下图c)。GO富集分析表明,在经过顺铂处理的样品中,与胞外基质和急性期反应有关的蛋白上调,这和组织中出现的炎症和纤维化反应表现一致;与离子、氨基酸、代谢物分泌相关的蛋白发生下调(下图d)。

                 

                 

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                定量蛋白质组数据分析[2]?

                 

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                对四组样品进行聚类分析,共分为6个蛋白簇(下图a、b)。其中三簇在四组处理中呈现递增的表达模式(veh < CR < HP < cis),这些蛋白在补体、胞外基质合成和趋药性等生物过程中显著富集;一簇呈现递减的表达模式(veh > CR > HP > cis),这些蛋白在跨膜蛋白、近端小管功能方面富集。第5簇蛋白在CR处理组表达显著上升,涉及脂肪酸合成的蛋白富集,表明这些蛋白与CR处理的?;ぷ饔糜泄?。

                 

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                蛋白聚类分析[2]

                 

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                mRNA-蛋白相关性系数与肾损伤程度有密切联系。对成对的mRNA-蛋白进行相关性系数分析,发现它们的丰度呈现出中等的相关性(下图b)。处理组中相关性最高的是CR组(R=0.57)其次是HP组和cis组。为检测mRNA-蛋白相关性系数与肾损伤之间的关系,研究人员对相关性系数与对应个体的肌酸酐和血尿素氮(BUN)水平进行了分析(两者水平过高代表肾功能缺失),发现肾损伤越严重,mRNA-蛋白间的相关性系数越低(下图d、e),表明转录后修饰在受伤应激反应中起重要的指示作用。

                 

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                mRNA-蛋白相关性与肾功能的关系[2]

                 

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                处理组中发生上调的蛋白多数来源于细胞微环境。将这些蛋白与肌苷酸水平进行相关性排序,功能富集分析显示肌苷酸水平与涉及胞外基质合成、血清蛋白和补体激活的蛋白密切相关(下图a、b)。

                 

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                胞外蛋白的沉积可以反映肾损伤的程度[2]

                 

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                损伤关联分子模式(DAMPs)与急性细胞凋亡和组织损伤有关。蛋白质组数据清晰地反映了这些损伤的过程。研究人员从蛋白质组数据中鉴定到27个DAMPs和一些与DAMP相关的反应,将它们与肌酸酐水平进行了相关性分析(下图a),发现一个血浆循环蛋白APCS与肾损伤的程度有密切的关联,且APCS参与凋亡细胞的结合和小管形成活动(下图b、c)。

                 

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                APCS表达在肾损伤样品中上升[2]

                 

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                综上,研究对顺铂引起的急性肾损伤进行了两种预处理CR和HP, 其中CR处理对肾损伤起到了明显的?;ぷ饔?,使其与对照组样品基本一致。参与脂肪酸合成的蛋白在CR组中显著表达,正好弥补了因顺铂处理引起的细胞膜完整性缺失(下图)。


                研究发现mRNA与蛋白间表达的相关性跟肾损伤的程度密切相联, APCS蛋白的沉积是细胞微环境中促进肾损伤的一个关键因素。本项研究将表型与多组学数据相结合,为理解顺铂急性肾损伤的发病机理和器官?;さ姆肿踊铺峁┝诵滤悸?。

                 

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                脂肪酸合成在预防肾损伤中的作用[2]

                 

                由此可见,将蛋白质组和转录组信息进行联合分析,可以帮助我们获取更多的疾病信息和特征,如疾病发展程度、与存活相关的基因等,为疾病的诊断、治疗和预后提供更多的有力支持。


                参考文献: 

                [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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