中科院在新研究中從蛋白質(zhì)組學(xué)層面對嗜熱四膜蟲的蛋白質(zhì)磷酸化修飾進(jìn)行分析。這項(xiàng)研究是由中國科學(xué)院水生生物研究所原生動物功能基因組學(xué)學(xué)科組、水生生物蛋白質(zhì)組學(xué)科組與生物物理研究所蛋白質(zhì)科學(xué)研究平臺合作完成。 相關(guān)文章發(fā)表于2013年11月07日的《molecular & Cellular Proteomics》雜志上。

嗜熱四膜蟲（T. thermophila）磷酸化修飾位點(diǎn)特征與人類（H. sapiens）及惡性瘧原蟲（P. faciparum）的比較

基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)（Gene Network）及磷酸化蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)（Kinase Recognition Motif）預(yù)測的嗜熱四膜蟲蛋白質(zhì)磷酸化信號通路范例

在真核和原核細(xì)胞中，為了迅速感知并應(yīng)對細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境變化，細(xì)胞通常借助可逆的蛋白質(zhì)翻譯后修飾來進(jìn)行信號傳導(dǎo)和對蛋白質(zhì)功能、亞細(xì)胞定位等的調(diào)節(jié)。

作為研究zui廣泛的蛋白質(zhì)翻譯后修飾——蛋白質(zhì)磷酸化修飾，其影響了人類細(xì)胞中超過1/3的蛋白質(zhì)的功能。近來，隨著磷酸化肽段富集手段和高精度生物質(zhì)譜發(fā)展，蛋白質(zhì)磷酸化修飾位點(diǎn)的鑒定從數(shù)量和精度上得到了長足發(fā)展;然而，如何將這些磷酸化蛋白質(zhì)與催化其磷酸化的蛋白質(zhì)激酶一一對應(yīng)成為了近年來該領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

本研究以具有1069個(gè)蛋白質(zhì)激酶（人類僅為518個(gè)）的單細(xì)胞真核模式生物——嗜熱四膜蟲為研究對象，利用TiO2對磷酸化肽段進(jìn)行了富集，并利2D（SCX/RP）-nanoLC-MS/MS技術(shù)度鑒定得到1008個(gè)蛋白質(zhì)的2238個(gè)磷酸化修飾位點(diǎn)。

通過深入的生物信息學(xué)分析得 出：（1）嗜熱四膜蟲磷酸化蛋白質(zhì)參與了細(xì)胞中物質(zhì)運(yùn)輸、基因表達(dá)調(diào)控等多個(gè)重要生物學(xué)過程;（2）嗜熱四膜蟲磷酸化位點(diǎn)周圍的氨基酸排布模式 （Phosphorylation Motif）與寄生原生生物惡性瘧原蟲及人類存在一些進(jìn)化上保守的模式，既符合一些蛋白質(zhì)激酶的催化特征，也具有嗜熱四膜蟲所*的排布模式;（3）通過 結(jié)合基于嗜熱四膜蟲轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)構(gòu)建的Gene Network以及基于蛋白質(zhì)磷酸化修飾數(shù)據(jù)集分析得出的Kinase Recognition Motif，預(yù)測了潛在的“蛋白質(zhì)激酶——磷酸化蛋白質(zhì)”的作用對。

該研究成果從蛋白質(zhì)組學(xué)層面對嗜熱四膜蟲的蛋白質(zhì)磷酸化修飾進(jìn)行了分析，不僅揭示了嗜熱四膜蟲磷酸化修飾位點(diǎn)所具有的進(jìn)化上保守的特征和物種特異性的 特征，還結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對潛在的“蛋白質(zhì)激酶——磷酸化蛋白質(zhì)”作用關(guān)系進(jìn)行了預(yù)測，對后續(xù)嗜熱四膜蟲蛋白質(zhì)磷酸化調(diào)控功能和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究奠定了基礎(chǔ)。