中科院在新研究中從蛋白質(zhì)組學層面對嗜熱四膜蟲的蛋白質(zhì)磷酸化修飾進行分析。這項研究是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(zhì)組學科組與生物物理研究所蛋白質(zhì)科學研究平臺合作完成。 相關文章發(fā)表于2013年11月07日的《molecular & Cellular Proteomics》雜志上。

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

基于轉錄組數(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

在真核和原核細胞中，為了迅速感知并應對細胞內(nèi)外環(huán)境變化，細胞通常借助可逆的蛋白質(zhì)翻譯后修飾來進行信號傳導和對蛋白質(zhì)功能、亞細胞定位等的調(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(zhì)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(zhì)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(zhì)參與了細胞中物質(zhì)運輸、基因表達調(diào)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(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 結合基于嗜熱四膜蟲轉錄組數(shù)據(jù)構建的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)組學層面對嗜熱四膜蟲的蛋白質(zhì)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(shù)據(jù)對潛在的“蛋白質(zhì)激酶——磷酸化蛋白質(zhì)”作用關系進行了預測，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)絡的研究奠定了基礎。