「拜谱聚焦」独家视角解析,一文了解11月各大期刊关于多组学研究相关进展


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11月多组学研究进展

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「拜谱聚焦」独家视角解析,一文了解11月各大期刊关于多组学研究相关进展


 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11月多组学研究部分重要进展。(欢迎补充)






本期文章目录


01

Cell | 卵母细胞中细胞质晶格的生物学功能

02

Cell | 蛋白质组学分析揭示跨脑区和细胞类型的突触多样性

03

Nature | 采用高通量策略研究酵母蛋白相互作用组

04

Cell | 精氨酸通过RMB39重编程肝癌代谢

05

Cell Metab 小鼠应对急性寒冷的代谢通量变化

06

Science | 破坏自闭症基因和KDM5A基因可以改变海马体细胞身份

07

Nature | 癌症转变过程中的表观遗传调节

08

Immunity | 单细胞测序揭示年龄对健康人外周血单核细胞的影响

09

Cell 及其子刊 | 十篇齐发,酵母基因组合成计划(Sc2.0)取得重大进展!


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01

Cell | 卵母细胞中细胞质晶格的生物学功能

2023年11月2日,德国马克斯·普朗克多学科科学研究所的Melina Schuh团队在Cell杂志发表了题为“Mammalian oocytes store proteins for the early embryo on cytoplasmic lattices”的论文。研究团队通过显微注射带有Halo-tag标记的皮质下母体复合体(SCMC)复合体蛋白的mRNA到卵母细胞中,证实SCMC复合体与PADI6存在相同的细胞定位,并且都会聚集形成一种特殊的细胞结构。研究人员通过对小鼠的卵母细胞进行定量蛋白组分析,发现PADI6和SCMC复合体敲除会导致很多蛋白在卵母细胞中缺失,这其中有很多是在着床前胚胎的发育过程中发挥着关键重要,说明PADI6和SCMC复合体可能会介导不同类别的蛋白聚集到细胞质晶格中,同时它们也需要互相协助来完成最后的组装。综上,该研究团队的工作表明哺乳动物的卵母细胞会将大量与胚胎发育相关的蛋白以细胞晶格的方式储存起来

文献:Ida MA, Felix JB, Luisa MW, et al. Mammalian oocytes store proteins for the early embryo on cytoplasmic lattices. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2023.10.003.



02

Cell | 蛋白质组学分析揭示跨脑区和细胞类型的突触多样性

2023年11月1日,德国马克斯·普朗克脑研究所的Erin M. Schuman团队在Cell杂志上发表了名为“The proteomic landscape of synaptic diversity across brain regions and cell types”的文章。研究团队从7个不同的转基因小鼠系中制备了具有荧光标记的突触前末端的突触小体,结合荧光激活突触体分选(FASS)技术对5个不同脑区进行显微解剖,分离并分析了18种不同突触类型的蛋白质组。研究人员发现了约1800种独特的突触型富集蛋白,并将数千种蛋白分配给不同类型的突触,确定了共享的突触蛋白模块。该研究还揭示了纹状体多巴胺能蛋白质组的独特和共同特征,并发现了与不同中间神经元类功能特性相关的蛋白质组特征。总之,这项研究提供突触的分子系统生物学分析和一个框架,将感兴趣的突触亚型的蛋白质组学信息与细胞或电路水平的实验结合起来,并强调了突触特化的蛋白质组学热点

文献:Marc O, Thomas MB, Stefano LG, et al. The proteomic landscape of synaptic diversity across brain regions and cell types. Cell. doi.org/ 10.1016/j.cell.2023.09.028.



03

Nature | 采用高通量策略研究酵母蛋白相互作用组

 2023年11月15日,德国马克斯普朗克生化研究所的Matthias Mann团队在Nature杂志发表了一篇题为“The social and structural architecture of the yeast protein interactome”的论文。在本文中,研究人员发展了一种高通量的亲和富集策略,用于全面地绘制酵母中的蛋白相互作用组。亲和纯化联合质谱分析是常见的相互作用蛋白研究手段,但难以鉴定到低拷贝数的复合物,且通量较低。因此,研究团队开发了一种高灵敏度高通量的亲和富集-质谱联用策略,使用了内源GFP标记的酵母库,其中包含在标准生长条件下可检测的4,159个蛋白质。通过对工作流程的小型化和标准化,结合一个高度稳定的液相色谱系统和高灵敏度的捕集离子迁移谱(TIMS),研究者取得了非常高的数据完整性。该工作流程仅需1.5毫升酵母培养液,每天可保持恒定的60个pull-down,可用于具有不同丰度的可溶或膜蛋白的相同条件。通过整合深度学习的结构预测技术,研究者不仅揭示了酵母蛋白相互作用网络的社交结构,还展示了一些未知蛋白质复合物的结构

文献:André CM, Andreas B, Maximilian Z, et al. The social and structural architecture of the yeast protein interactome. Nature. doi.org/ 10.1038/s41586-023-06739-5.



04

Cell | 精氨酸通过RBM39重编程肝癌代谢

2023年11月9日,瑞士巴塞尔大学Michael N. Hall研究团队在Cell杂志发表了题为“Arginine reprograms metabolism in liver cancer via RBM39”的文章。研究人员对肝细胞双敲TSC1以及PTEN信号所诱导的肝细胞癌(HCC)模型进行了非靶向代谢组学研究,发现肿瘤小鼠的代谢物谱与对照小鼠相比截然不同,通路富集分析结果表明氨基酸通路变化最多,其中仅有精氨酸含量在肿瘤组织中显著上调。研究人员进一步采用转录组和蛋白组联合分析,发现尿素循环代谢酶的表达均在肿瘤组织中显著降低,精氨酸转运体SLC7A家族的表达大多发生显著上调,揭示细胞对于外源精氨酸的摄取增加。通过pull-down结合质谱分析,研究团队鉴定到一种精氨酸结合蛋白RBM39不仅能通过N端结构域在L-dKO肿瘤和SNU-449肝癌细胞中与精氨酸结合,还能诱导ASNS的表达。综上,该研究表明精氨酸是第二种类似信使的分子,它可以重新编程新陈代谢以促进肿瘤生长,暗示了靶向HCC的“精氨酸-RBM39”依赖性是HCC的一种潜在治疗策略。 

文献:Dirk M, Christoph M, Sujin P, et al. Arginine reprograms metabolism in liver cancer via RBM39. Cell. doi.org/ 10.1016/j.cell.2023.09.011.





05

Cell Metab | 小鼠应对急性寒冷的代谢通量变化

 2023年11月7日,美国宾夕法尼亚大学的Zoltan Arany团队在Cell Metabolism期刊发表了题为“Comprehensive quantification of metabolic flux during acute cold stress in mice”的文章。研究人员利用代谢组学数据全面地解析和定量了急性寒冷下小鼠主要组织器官的代谢通量变化,提供了一个详细的代谢重构图谱,并探讨了这些变化对寒冷诱导产热(CIT)的影响。非靶向代谢组学分析结果表明,在寒冷和室温环境下小鼠的棕色脂肪(BAT)、心脏、肝脏、股四头肌、横膈膜、白色脂肪(WAT)等多个组织、器官和动脉血浆的代谢物存在显著差异。通过静脉注入微量13C标记的营养物质,研究人员发现寒冷暴露大大增加了循环代谢中糖酵解通量,以及糖异生底物乳酸和谷氨酰胺产生葡萄糖的通量增加。此外,对终产物(EP)的分析发现,寒冷诱导的营养物质通量完全定向于氧化,而不增加细胞内大分子储存循环,脂肪酸的氧化升高了EP通量,这表明脂肪是寒冷暴露时小鼠的主要产热燃料

文献:Marc RB, Michael DN, Zeng XF, et al. Comprehensive quantification of metabolic flux during acute cold stress in mice. Cell Metab. doi.org/10.1016/j.cmet.2023.09.002.





06

Science | 破坏自闭症基因和KDM5A基因可以改变海马体细胞身份

2023年11月22日,美国德克萨斯大学的El Hayek等人在Science杂志发表了题为“Disruption of the autism gene and chromatin regulator KDM5A alters hippocampal cell identity“的文章。研究人员通过单细胞RNA测序和转录组分析,确定了自闭症谱系障碍(ASD)基因KDM5A可以调节兴奋性和抑制性神经元特定亚型的发育,并通过在发育早期控制分化开关来建立海马体细胞身份。研究人员鉴定了CA1、CA2、CA3和抑制性神经元的多种转录不同的神经元亚型,强调了这些海马区域丰富的细胞多样性。通过比较单细胞RNA测序数据集中的差异基因以及CHIP-seq数据中的KDM5A结合基因为位点,研究人员进一步确定了Cmss1Hapln1Nptx2这3个常见基因可能是KDM5A的潜在直接靶点。总之,该研究定义了染色质调节因子KDM5A在建立海马细胞身份中的作用,并有助于阐明ASD中新兴的收敛机制

文献:El Hayek, Darlene D, Ashlesha G, et al. Disruption of the autism gene and chromatin regulator KDM5A alters hippocampal cell identity. Science. doi.org/10.1126/sciadv.adi0074.






07

Nature | 癌症转变过程中的表观遗传调节

 2023年11月1日,美国圣路易斯华盛顿大学的Li Ding团队在Nature杂志发表了题为“Epigenetic regulation during cancer transitions across 11 tumour types”的论文。研究团队将snATAC-seq与snRNA-seq相结合以实现对含11种癌症类型的225个肿瘤样本染色质可及性和转录组的同时分析,确定了与癌症相关表观遗传驱动因素,并强调了转录因子作为预后标志物的潜力。研究团队将癌细胞与各自对应的正常细胞相比较,确定癌细胞中可及性增加和减少的区域以探索正常细胞向癌细胞转变的遗传和表观遗传变化,总体来看,53%的DACR存在于增强子区域,37%存在于启动子区域,表明它们与基因表达变化的功能相关。总的来说,这项工作对于了解正常细胞向癌细胞、从原发癌向转移性癌转变时染色质可及性的变化以及染色质可及性、遗传改变和转录模式之间相互作用而言至关重要

文献:Nadezhda VT, Alla K, Liang WW, et al. Epigenetic regulation during cancer transitions across 11 tumour types. Nature. doi.org/10.1038/s41586-023-06682-5.





08

Immunity | 单细胞测序揭示年龄对健康人外周血单核细胞的影响

2023年11月5日,美国华盛顿大学医学院在Immunity上发表题为“Single-cell atlas of healthy human blood unveils age-related loss of NKG2C+GZMB–CD8+ memory T cells and accumulation of type 2 memory T cells”的文章。研究人员通过scTCR/scBCR/scRNA-seq以及流式验证,在166个健康人的317个外周血单核细胞(PBMC)样本中揭示多个免疫亚群随年龄变化,包括增加的2型记忆性CD4+和CD8+T细胞,增加的HLA-DR+CD4+T细胞和GZMK+CD8+T细胞,以及降低的NKG2C+GZMB-XCL1+CD8+T细胞。研究发现,随年龄增加,初始Treg降低,记忆性Treg增加,KLRB1+RORC+Treg不变。。在所有CD4+T细胞中,细胞毒性Temra和Tte表现出最高的克隆性,而Temra和Th1/Th17的克隆性随年龄增加而增加,且Temra,Tte和Th1/Th17之间存在克隆重叠,提示可能的发育相关。总之,这些数据为全面理解免疫衰老提供了新的见解

文献:Marina T, Amanda S, Pavla B, et al. Single-cell atlas of healthy human blood unveils age-related loss of NKG2C+GZMB–CD8+ memory T cells and accumulation of type 2 memory T cells. Immunity. doi.org / 10.1016/j.immuni.2023.10.013.




09

 Cell 及其子刊 | 十篇齐发,酵母基因组合成计划(Sc2.0)取得重大进展!

      202311  8 日,由美国、中国、英国、日本等多国学术机构组成的国际团队密切合作,在CellMolecular CellCell Genomics三大期刊同步发表了合成酵母基因组计划(Sc2.0)的10篇关键研究论文(2Cell1Molecular Cell7Cell Genomics)。研究人员共同宣布,Sc2.0已完成全部16条酵母染色体的人工合成和一条特殊设计的tRNA全新染色体的设计与合成。该系列成果标志着Sc2.0的一座里程碑,更是合成基因组学领域的关键一步。其中,美国科学院院士Jef D. Boeke团队在Cell杂志上发表了题为“Debugging and consolidating multiple synthetic chromosomes reveals combinatorial genetic interactions“的研究论文。作者利用内源性复制杂交技术(endoreduplication intercross)技术成功将7条全长合成染色体合并到同一细胞中。这种真核酵母细胞的基因组已经被人类大幅度改造,超过一半的基因都是人为设计和合成的,而且还有6000多个特殊的标记,显示了人类从头到尾创造出人造基因组的惊人能力。然后,英国曼彻斯特大学的蔡毅之团队在Cell杂志上发表了题为“Design, construction, and functional characterization of a tRNA neochromosome in yeast“的研究论文。文章报道了酿酒酵母tRNA新染色体的设计、构建和表征,这是一种真核生物体内从零开始人工设计的全新染色体。研究人员通过tRNA测序、转录组学、蛋白质组学、核小体图谱、复制谱、FISHHi-C等技术揭示了tRNA新染色体的行为和功能。它的构建证明了酿酒酵母模型的可追溯性,并为揭示相关非编码RNA提供了方法

文献一:Yu Z, Camila C, Amanda LH, et al. Debugging and consolidating multiple synthetic chromosomes reveals combinatorial genetic interactions. Cell. doi.org/ 10.1016/j.cell.2023.09.025.

文献二:Daniel S, Roy SK, Jiang SY, et al. Design, construction, and functional characterization of a tRNA neochromosome in yeast. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2023.10.015.




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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