「拜谱聚焦」独家视角解析,一文了解9月各大期刊关于多组学研究相关进展

「拜谱聚焦」

9月多组学研究进展

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 导 读 

随着组学新技术的快速发展,疾病生物标志物的发现与应用、细胞类型与功能研究、个性化医学与精准医疗等成为了组学研究的重要方向,而整合多组学数据分析也成为了科学家们探索生命机制的新途径。作为一家具有超过15年多组学经验的领军企业,拜谱生物致力于聚焦行业、聚焦领域和聚焦热点,为大家带来每月一期的拜谱聚焦栏目!在此,小编整理了9月多组学研究部分重要进展。(欢迎补充)









本期文章目录


01

Cell | 新冠病毒进化出融合策略以重塑宿主免疫反应

02

Nature | 蛋白质组学揭示人类突触发育的新特征

03

Cell Metab | 人体血液中与肥胖相关的蛋白质和代谢物的关系

04

Nat Metab | 动态脂质组与人类健康,疾病和衰老之间的关系

05

Nat Genet | 多组学揭示慢性炎症促进癌症发展机制

06

Cancer Cell | 多组学揭示真菌促进肺癌发展的分子机制

07

Cell | 单细胞测序揭示神经元的古老起源

08

Science | MEG3可能成为治疗阿尔茨海默病的新靶点

09

Nature | 小鼠全脑高分辨率单细胞空间转录组图谱


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01

 Cell 冠病毒进化出融合策略以重塑宿主免疫反应

2023年9月21日,美国加州大学Nevan J. Krogan等人在Cell杂志发表了题为“SARS-CoV-2 variants evolve convergent strategies to remodel the host response”的文章。研究团队首先对SARS-CoV-2需要关注的变异株(VOC)进行了mRNA测序、蛋白质组和磷酸化蛋白质组分析,发现VOC进化调控病毒RNA和蛋白产生,并且也改变了病毒N蛋白的磷酸化,N蛋白的磷酸化会影响RNA结合、包装和病毒组装,此外,病毒和宿主之间的蛋白-蛋白互作也发生了变化。研究结果揭示了SARS-CoV-2 VOC通过调节病毒蛋白的表达、磷酸化和病毒-宿主的蛋白-蛋白互作响应宿主免疫反应的选择压力,不同的VOC利用相似的策略趋同进化,通过增加关键病毒先天免疫拮抗蛋白的表达增强了先天免疫拮抗性,为应对未来可能发生的病毒大流行奠定了研究基础。

文献:Mehdi B, Ann-Kathrin R, Benjamin JP, et al. SARS-CoV-2 variants evolve convergent strategies to remodel the host response. Cell. doi.org/ 10.1016/j.cell.2023.08.026.




02

Nature | 蛋白质组学揭示人类突触发育的新特征

 2023年9月13日,美国加州大学Wang Li和Arnold R. Kriegstein团队在Nature杂志发表题为“A cross-species proteomic map reveals neoteny of human synapse development”的论文。研究者生成了人类、猕猴和小鼠新皮层突触发育的跨物种蛋白质组学图,通过跟踪1000多个突触后密度(PSD)蛋白从妊娠中期到青年期的变化,发现人类PSD成熟分为三个主要阶段。跨物种比较表明,人类PSD的成熟速度比其他物种慢两到三倍,并且在围产期含有更高水平的Rho鸟嘌呤核苷酸交换因子(RhoGEF)。人类神经元中RhoGEF信号的增强延迟了树突棘的形态成熟和突触的功能成熟,可能有助于人类大脑发育的新生特征。此外,PSD蛋白可以分为四个模块,发挥阶段和细胞类型特异性功能,可能解释它们与认知功能和疾病的差异关联。

文献:Wang L, Pang KF, Zhou L, et al. A cross-species proteomic map reveals neoteny of human synapse development. Nature. doi.org/10.1038/s41586-023-06542-2.


03

Cell Metab | 人体血液中与肥胖相关的蛋白质和代谢物的关系

 2023年9月5日,美国哈佛大学的Robert E. Gerszten团队在Cell Metabolism期刊发表了题为“Protein-metabolite association studies identify novel proteomic determinants of metabolite levels in human plasma”的文章。研究人员对来自三个不同群体共3626份血液样品进行了蛋白质组学与代谢组学分析,并确立了蛋白质-代谢物之间的两两相关性。其中,1265个蛋白质与365种代谢物之间存在着171800种显著的蛋白质-代谢物两两相关性,52个蛋白质与146种代谢物之间存在224种因果关系,并进一步揭示了蛋白质代表血液转运蛋白APOE,脂肪酸转运蛋白质CD36以及水解N-乙酰氨基酸的氨基酰化酶ACY1与代谢物之间的高度相关性。
文献:Mark D, Aaron S, Usman A, et al. Protein-metabolite association studies identify novel proteomic determinants of metabolite levels in human plasma. Cell Metabolism. doi.org/10.1016/j.cmet.2023.07.012. 



04

 Nat Metab | 动态脂质组与人类健康,疾病和衰老之间的关系

2023年9月11日,美国斯坦福大学Michael P. Snyder教授团队在Nature Metabolism期刊发表了题为“Dynamic lipidome alterations associated with human health, disease and ageing”的文章。研究人员通过对人类血浆样本进行脂质组学分析发现,在胰岛素抵抗(IR)患者中,与葡萄糖(SSPG)水平呈显著正相关的脂质有TAGs和DAGs,与SSPG存在较低的水平关联的有PE-P。在呼吸道病毒感染(RVI)患者中,小TAG、大TAG、LPC、PE-P在病毒感染早期均表现出下降,在后期均有不同程度的恢复。多组学数据表明,大多数脂类的水平随着年龄的增长而增加,最显著的是CERs、SMs、LPCs和CEs,LPCs与一些生长因子呈正相关,如表皮生长因子(EGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)和抵抗素。综上,这项研究证明了RVI、IR和衰老过程中血浆脂质的动态变化,表明脂质在免疫平衡和炎症调节中的潜在作用。

文献:Daniel H, Si W, Mahdi M, et al. Dynamic lipidome alterations associated with human health, disease and ageing. Nature Metabolism. doi.org/10.1038/s42255-023-00880-1.




05

Nat Genet | 多组学揭示慢性炎症促进癌症发展机制

202394日,牛津大学Alba Rodriguez-Meira等人在Nature Genetics期刊上发表了题为“Single-cell multi-omics identifies chronic inflammation as a driver of TP53-mutant leukemic evolution”的文章。研究人员通过对骨髓增殖性肿瘤患者的造血干/祖细胞(HSPC)进行单细胞多组学分析,发现更有可能患白血病的患者的TP53突变HSCs显示出与炎症过程相关的基因激活,并且更容易发展成血癌细胞。然后,研究人员在小鼠模型中证实,当小鼠遭受炎症时,携带TP53突变的HSCs数量会显著增加。综上,该研究通过单细胞多组学技术确定了慢性炎症是p53基因突变的白血病进化的驱动因素:它能够抑制TP53野生型HSCs增殖,同时增强TP53突变细胞的适应性优势,并促进了遗传演变。

文献:Alba RM, Ruggiero N, Sean W, et al. Single-cell multi-omics identifies chronic inflammation as a driver of TP53-mutant leukemic evolution. Nature Genetics. doi.org/10.1038/s41588-023-01480-1. 




06

Cancer Cell | 多组学揭示真菌促进肺癌发展的分子机制

2023年9月21日,中国科学院研究员陈昌斌等人在Cancer Cell期刊上发表了题为“The intratumor mycobiome promotes lung cancer progression via myeloid-derived suppressor cells”的文章。研究人员从肿瘤组织内分离并鉴定出一株促进肺癌发展的真菌菌株——聚多曲霉,通过整合深度宏基因组学、培养组学、基因组学、转录组学等多组学技术,发现聚多曲霉通过细胞壁中的β-glucan结合Dectin-1,诱导宿主细胞CARD9信号通路的表达,促进IL-1β的分泌募集下游MDSCs细胞,增强其抑制CD8+T细胞杀伤的能力,最终诱导免疫抑制微环境的形成,从而促进肺癌发展。该研究解析了肺腺癌患者不同组织部位内的真菌微生物组的种类与分布特征,阐明了瘤内真菌聚多曲霉通过与宿主之间的相互作用、诱导肿瘤免疫抑制的微环境、最终促进肺癌发展的机制,为肺癌的早筛提供了新型真菌标志物。

文献:Liu NN, Yi CX, Wei LQ, et al. The intratumor mycobiome promotes lung cancer progression via myeloid-derived suppressor cells. Cancer Cell. doi.org/10.1016/j.ccell.2023.08.012.






07

Cell | 单细胞测序揭示神经元的古老起源

2023年9月19日,西班牙巴塞罗那基因组调控中心的 Arnau Sebé-Pedrós课题组在Cell杂志以“Stepwise emergence of the neuronal gene expression program in early animal evolution”为题发表了一篇研究论文。研究人员在4种胎生动物中使用系统发生学、染色质图谱分析和比较单细胞基因组学揭示了肽能细胞可能与神经元的亲缘关系。肽能细胞与神经元之间的相似性体现在三个方面:首先,这些扁盘动物细胞是通过类似于神经发生的发育信号从祖上皮细胞群分化出来;其次,肽能细胞的基因模块也是构建神经元中能够发出信息的部分(突触前支架)所必需的;最后,扁盘动物细胞类型之间的交流是通过细胞内的一个系统进行的,在这个系统中,被称为GPCR(G-蛋白偶联受体)的特定蛋白质会检测到外部信号,并在细胞内启动一系列反应,这些外部信号由神经肽介导,神经肽是神经元在许多不同生理过程中使用的化学信使。

文献:Sebastián RN, Xavier GB, Anamaria E, et al. Stepwise emergence of the neuronal gene expression program in early animal evolution. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2023.08.027.






08

Science | MEG3可能成为治疗阿尔茨海默病的新靶点

2023914日,比利时鲁汶脑与疾病研究中心的Bart De Strooper教授团队在Science杂志发表了文章“MEG3 activates necroptosis in human neuron xenografts modeling Alzheimer’s disease”。研究团队通过异种移植人源神经元到淀粉样蛋白小鼠,分析阿尔茨海默病(AD)中神经元丢失的原因,采用转录组学分析发现一种lncRNA MEG3介导了移植的人源神经元的坏死性凋亡,并在体外、体内进行了因果论证。淀粉样蛋白小鼠中编码坏死性凋亡执行蛋白的基因MLKL显著上调,在AD中,MEG3阳性神经元也显示出高水平的坏死性凋亡标志物pMLKL。同时,研究团队验证了下调MEG3或坏死性凋亡抑制剂对AD小鼠模型的保护作用,提出通过阻断坏死性凋亡开发AD疾病的改善策略。总之,该研究发现了人类神经元对AD的特殊易感性,并揭示β-淀粉样蛋白()病理可以诱导人类神经元发生坏死性凋亡,而MEG3的急剧上调是其关键因素。

文献:Sriram B, Katrien H, Nicola T, et al. MEG3 activates necroptosis in human neuron xenografts modeling Alzheimer’s disease. Science. doi.org/10.1126/science.abp9556.




09

Nature | 小鼠全脑高分辨率单细胞空间转录组图谱

2023927日,美国MIT王潇团队在Nature杂志上发表了文章“Spatial atlas of the mouse central nervous system at molecular resolution”。研究人员采用原位测序技术STARmap PLUS,以194×194×345 nm3体素尺寸在200-300 nm的空间分辨率下对成年小鼠全脑和脊髓中17个冠状切面和3个矢状切面组织切片中的1022个基因进行了检测。该团队基于单细胞基因表达定义和注释了230分子细胞类型,基于空间基因表达定义和注释了106分子组织区域,并使用细胞分割算法ClusterMap得到了109万个高质量空间分辨单细胞基因表达。通过和小鼠中枢神经系统单细胞测序数据集的整合,研究人员将单细胞空间表达的基因维度从实验测量的1,022个基因拓展到了11,844个基因,预测了全转录组范围的空间分辨的单细胞基因表达特征。综上,该研究为理解小鼠中枢神经系统提供了一个大规模的分子空间图谱,囊括了超过一百万个细胞,以及他们的基因表达特征、空间坐标、分子细胞类型、分子组织区域类型,以及遗传操作可及性。
文献:Shi HL, He YC, Zhou YM, et al. Spatial atlas of the mouse central nervous system at molecular resolution. Nature. doi.org/10.1038/s41586-023-06569-5.



拜谱小结

作为一个热点普及类栏目,我们将始终关注多组学研究领域的重要进展,让大家时刻了解最新的科学动态。在这个栏目中,我们将分享最前沿的研究成果和技术突破,助力广大读者了解和应用多组学技术,共同推动生命科学的发展。让我们一起探索多组学的潜力,揭开生命的奥秘!


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