蛋白质组学作为后基因组时代与精准医学的核心驱动,为精准医学的发展提供了不竭动力。为了加强我所对科研项目中蛋白质相关组学的深度了解,结合临床分子标志物筛选、疾病发生发展机制解析、药靶发现等相关应用拓展,2024年6月14日科技中心基础研究部邀请杭州景杰生物科技股份有限公司的江国斌老师带来“蛋白质翻译后修饰组学在精准医学中的前沿应用”为主题的技术交流,采用线上线下相结合的形式。科技中心基础研究部研究人员及临研所共享开放平台老师、学生聆听了本次讲座。

江老师从蛋白质修饰组学研究基础、修饰组学在疾病中的研究进展,以及CUT&Tag技术与蛋白质翻译后修饰相结合的研究思路等三个方面主要介绍目前蛋白质翻译后修饰(post-translationalmodification,PTM)在精准医学领域的前沿应用。

首先,PTM指对翻译后的蛋白质进行共价加工的过程。它通过在一个或多个氨基酸残基上添加修饰基团,改变蛋白质的物理和化学性质,进而对其空间构象、活性状态、亚细胞定位、折叠稳定性以及蛋白质与其他蛋白质之间的相互作用产生影响。比如最常见的磷酸化修饰,可以通过控制蛋白质活性和蛋白之间的相互作用来调控多层级信号网络,参与各种生理和病理过程,包括调控细胞的增殖、发育、分化、凋亡等生命活动。

其次,江老师介绍了修饰组学在疾病中的研究进展。经典的PTM包括糖基化、泛素化、磷酸化、甲基化和乙酰化等,近年来,对新型修饰的研发与探索与日俱增。目前,琥珀酰化、巴豆酰化、乳酸化等新型修饰也在肿瘤、炎症、心血管疾病、神经系统疾病、代谢性疾病、干细胞等多个领域中颇有建树,而且都有封面文章报道。

图1多种修饰类型简介及修饰泛抗体WB筛选

最后,江老师分享了CUT&Tag与蛋白质翻译后修饰结合的研究思路。CUT&Tag技术用于研究蛋白质和DNA之间的相互作用,鉴定蛋白质的DNA结合位点,常用于转录因子与组蛋白相关研究。CUT&Tag使用ProteinA/G融合的转座酶,在抗体引导下精准靶向目的蛋白,并在目的位点附近进行DNA的片段化后进行建库测序,相比于传统的ChIP-seq,工作流程更简单,信噪比更高,对样本的需求量也更少。

图2CUT&Tag技术优势

通过此次交流会,大家对于PTM在精准医学中的前沿应用有了更加清晰的认知,在实验设计中可以参考以下方法:1、使用多种修饰泛抗体进行WB筛选;2、使用修饰组学检测;3、进行专属的生信分析;4、定制位点特异性抗体;5、进行CUT&Tag分析,并结合医学领域的热点问题来挖掘更多有意义的研究方向。分享结束后,线上、线下人员进行了讨论,江老师对于各种问题给予了具体的解答与建议,使大家获益匪浅。

图3基于精准医疗的高分文章修饰组学研究模式

供稿:邓博

审校:王在