「拜谱聚焦」独家视角解析,一文了解2月各大期刊关于多组学研究相关进展


「拜谱聚焦」

2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16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2月多组学研究部分重要进展。(欢迎补充)






本期文章目录


01

Cell | AI解析跨物种蛋白质同源寡聚化图谱

02

Nat Aging | 血浆蛋白组学预测未来痴呆风险

03

Cell | 超级细胞器守护卵母细胞

04

Cell Metab | 鞘磷脂代谢在心脏再生中的关键作用

05

Nat Metab | 抗性淀粉治疗肥胖的机制

06

Nat Cancer | PRMT9可作为急性髓系白血病治疗靶点

07

Nat Genet | 花生遗传图谱解析农艺性状遗传机制

08

Science | 动态SOX9活性决定了有无纤维化的肾脏细胞再生

09

Cancer Cell | 肺癌对免疫疗法产生抗性的机制


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01

Cell | AI解析跨物种蛋白质同源寡聚化图谱

2024年2月15日,以色列魏茨曼科学研究所Emmanuel D. Levy团队和印度理工学院Sucharita Dey团队合作在Cell杂志上发表了题为“An atlas of protein homo-oligomerization across domains of life”的研究论文。研究人员利用AIphaFold2技术为嗜热古菌、大肠杆菌、酿酒酵母和人类计算了同源体结构,构建的数据集覆盖了蛋白质组的20%至40%,并为蛋白质组添加了一个四聚体结构维度。研究人员将同源体数据集与蛋白组信息整合,发现卷曲螺旋区域是人类蛋白质组中四聚体结构演化的主要推动因素,人类蛋白质组中同源体二聚体的相互作用界面比蛋白质表面更有可能含有致病突变,在原核生物和真核生物中,相当大部分的同源体和异源体蛋白质复合物呈对称性。该研究通过蛋白质组的同源寡聚体化揭示了蛋白质组的进化和结构特征,为理解蛋白质功能和疾病机制提供了重要线索,也为设计新的蛋白质药物和治疗策略提供了新的思路和方法

文献:Hugo S, Martin P, Tal L, et al. An atlas of protein homo-oligomerization across domains of life. Cell. doi.org/ 10.1016/j.cell.2024.01.022.



02

Nat Aging | 血浆蛋白组学预测未来痴呆风险

 2024年2月2日,复旦大学郁金泰教授团队与冯建峰教授团队在Nature Aging杂志合作发表了一篇题为“Plasma proteomic profiles predict future dementia in healthy adults”的论文。研究人员利用大队列蛋白组学数据和AI算法,对1463种血浆蛋白质进行筛选分析,成功识别出GFAP、NEFL、GDF15和LTBP2这4种与全因痴呆(ACD)、阿尔茨海默病(AD)和血管性痴呆(VaD)风险显著相关的蛋白标志物。随后,研究团队运用机器学习算法对上述得到的与痴呆风险有显著关联的蛋白进行重要度排序,发现仍旧是GFAP、NEFL和GDF15 这三个蛋白排名最靠前,即对痴呆预测的贡献最大。在痴呆患者血液中,这些蛋白质的含量在症状出现前十多年就已超出正常范围。换而言之,通过针对上述蛋白的血液检测可以提前十几年预测患者痴呆症的发病,从而实现对痴呆症的早筛查、早诊断和早干预,以帮助减轻甚至消除患者的痴呆症状。该研究创新性地采用数据驱动的蛋白质组学方法,在长期随访的大型前瞻性队列中确定与痴呆症预测最相关的血浆生物标志物,并探索其预测性能

文献:Guo Y, You J, Zhang Y, et al. Plasma proteomic profiles predict future dementia in healthy adults. Nat Aging. doi.org/ 10.1038/s43587-023-00565-0.



03

Cell | 超级细胞器守护卵母细胞

2024年2月20日,西班牙巴塞罗那科学技术研究所的Gabriele Zaffagnini研究团队在Cell杂志发表了题为“Mouse oocytes sequester aggregated proteins in degradative super-organelles”的文章。研究人员在卵母细胞中发现一种内溶酶体囊泡集结体(ELVAs)细胞器,ELVAs可以在卵母细胞质中捕获和固定蛋白质聚集物并使其无害化。蛋白质聚集物会影响卵母细胞质量和雌性生育能力,如果这些蛋白质聚集物没有被有效清除,就会导致有缺陷的卵子的形成。结合活细胞成像和蛋白组学分析,研究人员发现ELVAs是内溶酶体、自噬体和蛋白酶体组成的非膜结合区室,通过RUFY1形成的蛋白质基质结合在一起。功能分析显示,在未成熟卵母细胞中,ELVA螯合聚集蛋白,包括TDP-43,并在卵母细胞成熟时降解它们。该研究有助于了解卵母细胞保持健康长寿的策略,以及为何这一策略会随着年龄的增长而失败,对于理解不孕症的未解释原因和开辟新的不孕症治疗方式至关重要

文献:Gabriele Z, Cheng SY, Marion CS, et al. Mouse oocytes sequester aggregated proteins in degradative super-organelles. Cell. doi.org/ 10.1016/j.cell.2024.01.031.



04

Cell Metab | 鞘磷脂代谢在心脏再生中的关键作用

  2024年2月16日,中山大学中山医学院曹楠团队在Cell Metabolism杂志发表了题为“Sphingolipid Metabolism Controls Mammalian Heart Regeneration”的论文。研究人员通过脂质代谢组学、组织及单细胞多组学测序对小鼠心脏再生修复过程中脂代谢动态变化规律进行了系统描绘,发现鞘磷脂代谢途径发生了最为显著的重塑,其中1-磷酸鞘氨醇(S1P)水平在心脏再生过程中上调最为显著。进一步研究发现生成S1P的两种同工酶SphK1和SphK2,通过不同途径调节心脏再生。在心肌细胞中,核定位SphK2通过产生S1P抑制组蛋白去乙酰化酶HDAC1/2,进而调控再生相关基因组位点的组蛋白乙酰化水平,从而激活许多关键再生基因的表达,促进心肌细胞增殖。该研究开发了一种可同步促进心肌增殖再生并限制纤维化瘢痕生成的联合疗法,通过调节SphK1/2的表达模式与活性,在心肌细胞中激活SphK2并在心脏成纤维细胞中抑制SphK1,显著修复了成年小鼠梗死心脏。 

文献:Ji XQ, Chen ZH, Wang QY, et al. Sphingolipid Metabolism Controls Mammalian Heart Regeneration. Cell Metab. doi.org/ 10.1016/j.cmet.2024.01.017z.





05

Nat Metab | 抗性淀粉治疗肥胖的机制

 2024年2月26日,上海交通大学贾伟平教授团队在Nature Metabolism上发表题为“Resistant starch intake facilitates weight loss in humans by reshaping the gut microbiota”的文章。抗性淀粉是一种可发酵的膳食纤维,其无法被人类小肠中的淀粉酶消化,而是进入结肠,在那里被肠道微生物所发酵。研究人员对超重肥胖受试者进行了宏基因组学研究,发现抗性淀粉干预重塑了肠道微生物组成。其中,青春双歧杆菌B. adolescentis的丰度在抗性淀粉干预后显著升高,是抗性淀粉改善超重肥胖的关键菌。在补充抗性淀粉期间,受试人员实现平均减重2.8公斤,胰岛素抵抗改善。研究人员通过代谢组学对受试人员的血清和粪便进行研究,发现相较于对照淀粉干预,血清甘氨脱氧胆酸水平在抗性淀粉干预后显著升高,粪便中异丁酸和戊酸的水平显着降低。该研究表明,饮食补充抗性淀粉或有助超重者减轻体重,可能有助于开发基于益生元的减重干预

文献:Li HT, Zhang L, Li J, Wu Q, et al. Resistant starch intake facilitates weight loss in humans by reshaping the gut microbiota. Nat Metab. doi.org/ 10.1038/s42255-024-00988-y.





06

Nat Cancer | PRMT9可作为急性髓系白血病治疗靶点

2024年2月27日,美国希望之城国家医学中心的李凌团队在Nature Cancer杂志发表了题为“Targeting PRMT9 mediated Arginine Methylation Suppresses Cancer Stem Cell Maintenance and Elicits cGAS-mediated anti-Cancer Immunity“的文章。研究人员通过对肿瘤细胞系的蛋白组数据库的分析,发现在常见肿瘤中,PRMT9的表达水平在急性髓系白血病(AML)中表达最高,并且相对于其他PRMTs显示出AML特异性。通过体外催化反应以及体内甲基化水平检测,发现PRMT9能够催化蛋白翻译过程中关键因子PABPC1的R493位点甲基化,该位点甲基化的缺失会减弱PABPC1与mRNA polyA的结合进而抑制翻译。研究人员进一步利用单细胞测序技术对诱导敲降PRMT9后引起抗肿瘤反应中间过程进行了肿瘤微环境分析,结果显示PRMT9敲降之后骨髓微环境中活性T细胞包括抗原特异性T细胞等明显变多,表明在免疫系统完善的小鼠AML模型中,肿瘤细胞内敲降PRMT9能够激活机体的T细胞来进一步帮助清除肿瘤细胞

文献:Dong HJ, He X, Zhang L, et al. Targeting PRMT9-mediated arginine methylation suppresses cancer stem cell maintenance and elicits cGAS-mediated anticancer immunity. Nat Cancer. doi.org/ 10.1038/s43018-024-00736-x.






07

Nat Genet | 花生遗传图谱解析农艺性状遗传机制

 2024年2月20日,广东省农科院陈小平团队在Nature Genetics杂志发表了题为“A genomic variation map provides insights into peanut diversity in China and associations with 28 agronomic traits”的论文。研究人员通过对390份花生进行二代重测序,构建了一张包含880万个单核苷酸多态性(SNP)的变异图谱。通过群体结构和基因流分析,表明珠江流域和华北平原为我国花生两大栽培中心,并且两大栽培中心存在频繁的基因交流。研究人员通过对“粤油7号”经典系谱测序,鉴定到2064个在育种中保留的核心基因模块,解析了我国南方花生遗传改良的分子遗传机制。通过对28个重要农艺性状的全基因组关联分析,获得了上万个显著性关联位点,进一步通过候选基因分析,挖掘到调控花生株型和含油量的新基因,为全球花生的遗传改良和育种策略的优化提供了重要的遗传资源

文献:Lu Q, Huang L, Liu H, et al. A genomic variation map provides insights into peanut diversity in China and associations with 28 agronomic traits. Nat Genet. doi.org/ 10.1038/s41588-024-01660-7.





08

Science | 动态SOX9活性决定了有无纤维化的肾脏细胞再生

2024年2月23日,美国西达赛奈再生医学研究所Shikhar Aggarwal等人在Science上发表题为“SOX9 switch links regeneration to fibrosis at the single-cell level in mammalian kidneys”的文章。研究人员通过对近端肾小管上皮细胞(PTEC)进行单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析,结果表明细胞上的SOX9on处于由钙粘蛋白6(CDH6)界定的不同再生状态。SOX9on-off谱系在没有纤维化的情况下愈合,而相邻的SOX9on-CDH6+谱系显示出与肌成纤维细胞的紧密联系。SOX9细胞特异性大块RNA-seq与scRNA-seq分析的整合揭示了单个表达SOX9+Cdh6+Sox11+Wnt4pos-和Wnt7bpos的细胞。该研究发现了一种上皮恢复状态的动态传感器,其活性在哺乳动物肾脏的单细胞水平上将再生与纤维化联系起来,与SOX9on/SOX9on-off细胞相比,SOX9+CDH6+细胞状态所强调的SOX9on-on活性,在其持续努力再生谱系的过程中,产生了大量的单细胞WNT活性来激活相邻的成纤维细胞,从而将急性肾损伤推向慢性肾脏疾病

文献:Shikhar A, Wang ZX, David RF, et al. SOX9 switch links regeneration to fibrosis at the single-cell level in mammalian kidneys. Science. doi.org/ 10.1126/science.add63.




09

Cancer Cell | 肺癌对免疫疗法产生抗性的机制

2024年2月12日,美国宾夕法尼亚大学Danish Memon团队在Cancer Cell上发表题为“Clinical and molecular features of acquired resistance to immunotherapy in non-small cell lung cancer”的文章。研究人员通过对获得性耐药患者的肿瘤样本进行基因组、转录组分析,并将治疗前与治疗后的样本进行匹配,发现多个干扰素γ(IFNγ)应答相关基因或干扰素刺激基因(ISGs),,并以此将获得性耐药患者分为两类,一类是IFNγ应答“稳定型”,一类则是IFNγ应答上升型,即治疗期间和治疗后相关基因表达上调。进一步将IFNγ应答基因特征套用到其它研究数据集中,研究人员们发现IFNγ应答基因特征的存在,与黑色素瘤模型小鼠对免疫治疗耐药、CD8+T细胞耗竭等现象正相关,且STAT1、IRF1等其它免疫和炎症相关通路或基因也有明显上调,而IFNγ应答“稳定型”肿瘤无类似情况,这说明IFNγ应答可能参与了NSCLC获得性耐药的发生

文献:Danish M, Adam JS, Darwin Y, et al. Clinical and molecular features of acquired resistance to immunotherapy in non-small cell lung cancer. Cancer Cell. doi.org / 10.1016/j.ccell.2023.12.013.







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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