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Science:大规模肝脏蛋白组研究揭示个体差异

2016/06/15 来源:生物探索
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导读
科学家通过对小鼠大规模的蛋白组研究,获得了关于脂肪和能量代谢障碍的分子背景的新知识。这项研究已经发表在Science杂志6月10日的最新版本上。


科学家通过对小鼠大规模的蛋白组研究,获得了关于脂肪和能量代谢障碍的分子背景的新知识。蛋白组指的是全套蛋白质,在这个例子里是来自于小鼠肝脏的蛋白。一个由苏黎世ETH联邦理工大学教授Ruedi Aebersold领导的蛋白组研究小组和瑞士洛桑联邦理工学院EPFL 教授Johan Auwerx领导的专门研究线粒体生理学和肝脏疾病的小组一起在这个突破性的项目里工作。这项研究已经发表在Science杂志6月10日的最新版本上。

这项研究的主要作者Evan Williams说:“就像人类一样,小鼠也有个体差异。例如在胆固醇代谢或易代谢疾病如脂肪肝中。有些差异可以用基因解释,但并不是全部的。”

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最新的技术

科学家们从一大群小鼠体内收集了大量的蛋白质数据,以帮助他们解释额外的代谢差异。他们用质谱法测量技术,称为SWATH-MS。这是由苏黎世联邦理工大学Aebersold研究小组发展起来的。它允许研究人员测量实验动物的一个广泛的肝脏蛋白浓度。

Aebersold'研究小组的博士后,文章的共同作者Yibo Wu解释:“检测全套蛋白比全基因组测序要复杂得多。运用SWATH-MS技术,让检测数百个样本的几千个不同的蛋白质成为可能。”在这种情况下,研究人员检测了组织样本的2600个不同蛋白质。为了进行这些蛋白质组的测量,需要一个广泛的蛋白质数据库,Wu已经在近年来建立这样一个小鼠蛋白的数据库中发挥了领先的作用。


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蛋白组补充基因组

研究对象有可以追溯到两个共同祖先的40个小鼠的品系组成,因此它们彼此密切相关。相同组的小鼠,每组都由40个品系的代表组成,分别饲喂高脂饮食,人类中的垃圾食品或健康的低脂肪饮食。经过数周,科学家获得传统医学(生理)小鼠的数据,测试除此以外它们的表现以及它们能够多快地从身体活动减轻它们的体重。有一些动物出现代谢失调性疾病,比如脂肪肝,而另一些则没有。

作为评价指标,研究人员将生理数据和基因组(DNA),转录(RNA)和蛋白质组数据结合起来。从这个结合的数据他们能够将在肥胖和能量代谢中的一些特殊蛋白的作用表征得更精确。其中之一就是COX7A2L。在小鼠中这个蛋白是负责线粒体的超级复合体的形成的。研究人员发现,这些超级复合体有超过100种不同的蛋白质构成,负责在适当形式提供细胞所需的能量。太小的COX7A2L的小鼠不能提供足够的能量,从而影响整个机体。

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在个性化医疗中的应用

这项研究是至今在哺乳动物中运用SWATH-MS做的最全面的蛋白组研究。该技术由苏黎世联邦理工大学的科学家研制的并准备在人类中使用:Aebersold团队中的研究人员已经生成了相应人类数千蛋白的数据。Aebersold教授说:“就像在这项研究中的小鼠品系,每个患病病人的在遗传基因上是不同的。我们用在小鼠中的方法现在可以应用于一对一的人类疾病的研究中,特别是开发个性化的药物。”

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