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近期多组学研究部分

相关进展

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导读  

拜谱生物作为一家多组学技术服务公司,提供蛋白质组学、代谢组学、基因组学和转录组学等多组学技术服务的同时,不断探索前沿领域,开拓创新。在此,小编整理了近期多组学研究部分相关进展。(欢迎补充)


01

Nat Biotechnol | 蛋白质组深度测序的新方法

2023年3月23日,威斯康星大学麦迪逊分校、马克斯-普朗克生物化学研究所等机构的科学家在Nature Biotechnology上发表题为“Global detection of human variants and isoforms by deep proteome sequencing”的文章,通过使用shotgun蛋白质组学开发了一种新方法来检测人类蛋白质组中的蛋白质异构体,生成了人类蛋白质多样性的全面目录。研究人员使用了六种不同的蛋白酶消化六种人类细胞系中存在的蛋白质,碎片化后进行液相色谱分离并使用Orbitrap Tribid进行串联质谱分析。由此,从17717个蛋白质编码基因或蛋白质组中识别了100万条特异性肽段,其序列覆盖度中位数为80%,相比一般方法,其覆盖率得到了极大的提高。

文献:Sinitcyn P, Richards AL, Weatheritt RJ, et al. Global detection of human variants and isoforms by deep proteome sequencing. Nat Biotechnol. 2023;10.1038/s41587-023-01714-x.doi:10.1038/s41587-023-01714-x



02

Science | 利用新方法破解药物诱导的蛋白翻译后修饰

2023年3月17日,德国慕尼黑工业大学Bernhard Kuster团队在Science杂志上发表了题为“ecrypting drug actions and protein modifications by dose- and time-resolved proteomics”文章。研究人员开发了一种名为DecryptM的定量蛋白质组学分析方法,以时间和剂量依赖的方式研究药物诱导的翻译后修饰。在该研究中,DecryptM方法被应用于人体13种癌细胞的6大类癌症治疗药物中的31种药物检测,收集到约180万个与剂量-时间相关的数据。

文献:Zecha J, Bayer FP, Wiechmann S, et al. Decrypting drug actions and protein modifications by dose- and time-resolved proteomics. Science. 2023;380(6640):93-101. doi:10.1126/science.ade3925





03

Nat Methods | 时空转录测序技术

2023年4月10日,麻省理工学院 / Broad研究所王潇课题组在Nature Methods发表题为“Spatiotemporally resolved transcriptomics reveals the subcellular RNA kinetic landscape”的文章。该研究利用修饰碱基5-乙炔尿苷(5-Ethynyl Uridine,5-EU)标记新生成的RNA,然后设计含有基因特异条形码的探针,利用一个三元探针策略实现含有5-EU标记RNA的特异性原位扩增和测序,建立具有时间、空间和单细胞分辨率的转录组测序技术TEMPOmap(temporally resolved in situ sequencing and mapping),应用TEMPOmap,系统探究了RNA的生成、转运和降解速率,在亚细胞水平揭示了RNA的动力学图谱。

文献:Ren J, Zhou H, Zeng H, et al. Spatiotemporally resolved transcriptomics reveals the subcellular RNA kinetic landscape. Nat Methods. 2023;10.1038/s41592-023-01829-8. doi:10.1038/s41592-023-01829-8





04

Nat Chem | 时空动态、全局性解析蛋白质-DNA相互作用新方法

2023年4月27日,中国科学院上海药物研究所陈小华课题组与谭敏佳课题组合作在Nature Chemistry杂志发表题为“Spatiotemporal and global profiling of DNA–protein interactions enables discovery of low-affinity transcription factors”的文章。该研究报道了一种光诱导赖氨酸(K)激活交联策略(Light-Induced Lysine (K) Enabled Crosslinking, 简称LIKE-XL),用于蛋白质-DNA相互作用的时空和全局分析的新方法。结合基于质谱的定量蛋白质组学技术,实现了对蛋白质-DNA动态互作、包括弱相互作用的转录因子-DNA的时空动态性深度解析。通过LIKE-XL技术,研究人员全局性揭示了表观遗传药物(如去乙酰化酶抑制剂SAHA)时间分辨的下游转录因子互作网络动态全景。

文献:Guo AD, Yan KN, Hu H, et al. Spatiotemporal and global profiling of DNA-protein interactions enables discovery of low-affinity transcription factors. Nat Chem. 2023;10.1038/s41557-023-01196-z. doi:10.1038/s41557-023-01196-z






05

Cell  | 全基因组遗传干扰的蛋白质组景观

2023年4月19日,伦敦克里克研究所的Markus Ralser和爱丁堡大学威康细胞生物学中心的Georg Kustatscher团队联合在Cell上发表了题为“The proteomic landscape of genome-wide genetic perturbations”的文章。研究人员对酿酒酵母非必需基因进行敲除实验,建立了一个大规模、系统的、定量的蛋白质数据库,包含4,699酵母基因敲除菌株的2,520蛋白质定量数据,涵盖了超过1亿个肽和900万个蛋白质,提供了79%酵母编码基因组的分子表型资源。该研究整合了酿酒酵母功能基因组学和蛋白质组学,阐述了基因组规模的分子表型,在系统水平揭示了基因功能与蛋白表达的原理。

文献:Messner CB, Demichev V, Muenzner J, et al. The proteomic landscape of genome-wide genetic perturbations. Cell. 2023;186(9):2018-2034.e21. doi:10.1016/j.cell.2023.03.026






06

Science | 新型蛋白质翻译后修饰-半胱氨酸羧基乙基化修饰

2023年3月17日,郑州大学第一附属医院杨静华教授与空军军医大学朱平教授、上海大学陈亮教授在Science 期刊上联合发表了题为“Cysteine carboxyethylation generates neoantigens to induce HLA-restricted autoimmunity ”的文章。该研究首次发现并鉴定了一种全新的蛋白质翻译后修饰——半胱氨酸羧基乙基化修饰,揭示其可产生新抗原诱导HLA限制性自身免疫。整合素αIIb的半胱氨酸残基在一个需要肠道微生物代谢物3-羟基丙酸(3-HPA)的过程中被羧乙基化修饰,并导致产生了致病性新抗原,引起HLA限制性自身免疫反应。

文献:Zhai Y, Chen L, Zhao Q, et al. Cysteine carboxyethylation generates neoantigens to induce HLA-restricted autoimmunity. Science. 2023;379(6637):eabg2482. doi:10.1126/science.abg2482






07

Nature | 星形胶质细胞-神经元亚蛋白组学助力强迫症治疗策略

2023年4月12日,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员在 Nature 期刊发表了题为“Astrocyte-neuron subproteomes and obsessive-compulsive disorder mechanisms ”的文章。研究人员定义了星形胶质细胞和神经元在蛋白质水平和主要信号通路上的差异,揭示了星形胶质细胞亚蛋白组在亚细胞区室之间的变化,以及SAPAP3如何在小鼠中促进强迫症表型。这些研究结果表明,同时靶向星形胶质细胞和神经元的治疗策略可能有助于探索强迫症和其他潜在的大脑疾病。

文献:Soto JS, Jami-Alahmadi Y, Chacon J, et al. Astrocyte-neuron subproteomes and obsessive-compulsive disorder mechanisms. Nature. 2023;616(7958):764-773. doi:10.1038/s41586-023-05927-7






08

Cell | 大中性氨基酸对大脑发育至关重要

2023年3月29日,奥地利科学技术学院Gaia Novarino研究团队在Cell杂志上发表了题为“Large neutral amino acid levels tune perinatal neuronal excitability and survival”的文章,揭示了大中性氨基酸(LNAAs)对大脑发育的重要性。研究人员通过代谢组学分析研究了大脑皮层在不同发育阶段的代谢状态,发现大脑在发育过程中经历代谢重编程。通过控制SLC7A5(一种代谢必需大中性氨基酸的转运体) 在神经细胞中的表达,研究人员发现LNAAs和脂质的代谢在皮层中是相互关联的。敲除神经元Slc7a5会影响出生后的代谢状态,导致脂质代谢的改变,引起精细运动和社交功能障碍。

文献:Knaus LS, Basilico B, Malzl D, et al. Large neutral amino acid levels tune perinatal neuronal excitability and survival. Cell. 2023;186(9):1950-1967.e25. doi:10.1016/j.cell.2023.02.037






09

Science | 迄今为止最大规模人类合子后基因组突变图谱

2023年4月14日,美国俄勒冈健康与科学大学和华盛顿大学的研究人员在Science期刊上发表了题为“The origins and functional effects of postzygotic mutations throughout the human life span”的文章,研究人员使用948名供者的54种组织和细胞类型构建了健康人体组织中最大的合子后突变(PZMs)图谱。通过PZMs的系统发育重建,研究人员发现它们的类型和预测的功能影响在产前发育、跨组织和生殖细胞生命周期中是不同的。因此,需要解释对全身和寿命的影响的方法,以充分理解遗传变异的后果。

文献:Rockweiler NB, Ramu A, Nagirnaja L, et al. The origins and functional effects of postzygotic mutations throughout the human life span. Science. 2023;380(6641):eabn7113. doi:10.1126/science.abn7113





10


Nat Neurosci | 人类脊髓干细胞时空转录细胞图谱

2023年4月24日,国际合作组织“人类发育细胞图谱(Human Developmental Cell Atlas)”的核心团队、瑞典卡罗林斯卡医学院的助理教授李霄飞博士与Erik Sundström教授团队在Nature Neuroscience上发表了题为“Profiling spatiotemporal gene expression of the developing human spinal cord and implications for ependymoma origin”的文章。利用单细胞测序,空间转录组(10x Visium)与原位测序(in situ sequencing)三大方法,通过对单细胞和空间多组学数据整合分析,描绘了一个全面的人体脊髓胚胎发育细胞图谱,并且与小鼠的胚胎发育进行对比从而解析了人体脊髓发育之谜。

文献:Li X, Andrusivova Z, Czarnewski P, et al. Profiling spatiotemporal gene expression of the developing human spinal cord and implications for ependymoma origin. Nat Neurosci. 2023;10.1038/s41593-023-01312-9. doi:10.1038/s41593-023-01312-9






11

Science特刊 |关键基因组与人类健康和疾病相关信息

2023 年 4 月 28 日,诸多科学家们与世界上最大的哺乳动物基因组学比较资源Zoonomia Project 的国际合作,同日在 Science 杂志上发表了 11 篇研究论文。他们对 240 种哺乳动物物种(占哺乳动物家族的 80% 以上)的基因组多样性进行了编目,其中还包含了许多受威胁或濒危物种。Zoonomia Project 是由麻省理工学院、哈佛大学等单位的科学家牵头的一个大型国际研究项目,研究人员通过对一系列哺乳动物基因组进行测序,然后将数百个物种的基因组进行整合分析,为理解哺乳动物、哺乳动物进化和人类自身打开一扇新的大门。

文献 :

1. Bogdan M. Kirilenko et al. Integrating gene annotation with orthology inference at scale. Science (2023).

2. Aryn P. Wilder et al. The contribution of historical processes to contemporary extinction risk in placental mammals. Science (2023).

3. Nicole M. Foley et al. A genomic timescale for placental mammal evolution. Science (2023).

4. Austin B. Osmanski et al. Insights into mammalian TE diversity through the curation of 248 genome assemblies. Science (2023).

5. James R. Xue et al. The functional and evolutionary impacts of human-specific deletions in conserved elements. Science (2023).

6. Matthew J. Christmas and Irene M. Kaplow et al. Evolutionary constraint and innovation across hundreds of placental mammals. Science (2023).

7. Katherine L. Moon et al. Comparative genomics of Balto, a famous historic dog, captures lost diversity of 1920s sled dogs. Science (2023).

8. Gregory Andrews et al. Mammalian evolution of human cis-regulatory elements and transcription factor binding sites. Science (2023).

9. Kathleen C. Keough et al. Three-dimensional genome rewiring in loci with human accelerated regions. Science (2023).

10. Irene M. Kaplow et al. Relating enhancer genetic variation across mammals to complex phenotypes using machine learning. Science (2023).

11. Patrick F. Sullivan et al. Leveraging base-pair mammalian constraint to understand genetic variation and human disease. Science (2023).









12

Sci China Life Sci | 衰老标志物重磅综述

2023年4月11日,《中国科学:生命科学》英文版(SCIENCE CHINA Life Sciences)以“封面文章”发表了由中国衰老标志物研究联合体(Aging Biomarker Consortium,ABC)六十余个研究组联合撰写的巨幅综述——“Biomarkers of aging”。该综述系统总结了衰老标志物研究在细胞衰老、器官衰老、衰老时钟及其应用、相应伦理及社会意义四个方面的重要进展。该综述在国际上率先提出了衰老标志物的基本属性、维度以及三种“原色”(Primary colors,系统性、特异性和可用性),定义了衰老标志物的六个“支柱”(Pillars,生理学特征、影像学特征、组织学特征、细胞改变、分子改变和体液分泌因子),并指出“生理行为特征“、“影像学特征“、和”体液分泌因子”可作为衰老标志物临床转化的三个可应用指标。

文献:Aging Biomarker Consortium, Bao H, Cao J, et al. Biomarkers of aging [published online ahead of print, 2023 Apr 11]. Sci China Life Sci. 2023;1-174. doi:10.1007/s11427-023-2305-0





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