水生所四膜蟲蛋白質磷酸化修飾特征等研究獲進展

發布時間：2013-11-14 15:14 原文鏈接：水生所四膜蟲蛋白質磷酸化修飾特征等研究獲進展

　　11月7日，國際蛋白質組學領域刊物Molecular & Cellular Proteomics在線發表了題為Phosphoproteomic analysis of protein phosphorylation networks in Tetrahymena thermophila, a Model Single-Celled Organism的研究論文，該研究成果由中國科學院水生生物研究所原生動物功能基因組學學科組、水生生物蛋白質組學科組與生物物理研究所蛋白質科學研究平臺合作完成。

　　在真核和原核細胞中，為了迅速感知并應對細胞內外環境變化，細胞通常借助可逆的蛋白質翻譯后修飾來進行信號傳導和對蛋白質功能、亞細胞定位等的調節。作為研究最廣泛的蛋白質翻譯后修飾——蛋白質磷酸化修飾，其影響了人類細胞中超過1/3的蛋白質的功能。近來，隨著磷酸化肽段富集手段和高精度生物質譜發展，蛋白質磷酸化修飾位點的鑒定從數量和精度上得到了長足發展;然而，如何將這些磷酸化蛋白質與催化其磷酸化的蛋白質激酶一一對應成為了近年來該領域的熱點和難點問題。

　　本研究以具有1069個蛋白質激酶(人類僅為518個)的單細胞真核模式生物——嗜熱四膜蟲為研究對象，利用TiO2對磷酸化肽段進行了富集，并利2D(SCX/RP)-nanoLC-MS/MS技術度鑒定得到1008個蛋白質的2238個磷酸化修飾位點。通過深入的生物信息學分析得出：(1)嗜熱四膜蟲磷酸化蛋白質參與了細胞中物質運輸、基因表達調控等多個重要生物學過程;(2)嗜熱四膜蟲磷酸化位點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化上保守的模式，既符合一些蛋白質激酶的催化特征，也具有嗜熱四膜蟲所特有的排布模式;(3)通過結合基于嗜熱四膜蟲轉錄組數據構建的Gene Network以及基于蛋白質磷酸化修飾數據集分析得出的Kinase Recognition Motif，預測了潛在的“蛋白質激酶——磷酸化蛋白質”的作用對。

　　該研究成果首次從蛋白質組學層面對嗜熱四膜蟲的蛋白質磷酸化修飾進行了分析，不僅揭示了嗜熱四膜蟲磷酸化修飾位點所具有的進化上保守的特征和物種特異性的特征，還結合轉錄組數據對潛在的“蛋白質激酶——磷酸化蛋白質”作用關系進行了預測，對后續嗜熱四膜蟲蛋白質磷酸化調控功能和調控網絡的研究奠定了基礎。