【黄金搭档】蛋白质组+磷酸化蛋白质组联合分析，还可以这样用！——疾病分型与预后标志物发掘

鹿明生物

2021.8.26

作者欧易生物

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蛋白组学、代谢组学服务专家

由蛋白质组学驱动的精准医学带来了精确诊断与精准治疗统一的第三代医学革命。而蛋白质组+磷酸化蛋白质组联合分析策略，已经成为精准医学最重要的研究方法之一。

蛋白质是生命活动的主要执行者，而蛋白质磷酸化修饰是生物体内最重要的共价修饰方式之一，真核生物体内有超过三分之一的蛋白可以发生磷酸化修饰。蛋白质的磷酸化和去磷酸化这一可逆过程调节着包括细胞增殖、发育、分化、信号转导、细胞凋亡、神经活动、肌肉收缩及肿瘤发生等过程在内的所有生命活动。单一的磷酸化蛋白质组学只能解释蛋白磷酸化水平发生的变化，而[黄金搭档]——蛋白质组与磷酸化蛋白质组联合分析，则在揭示疾病相关特性、筛选疾病生物标志物、寻找药物靶点等方面发挥了更加重要的作用。

蛋白质组+磷酸化蛋白质组联合分析究竟在精准医学研究起到哪些作用呢？2020年7月，中国科学家在Cell上发表的文章，给出了很好的答案，现在小鹿就带大家来看一下。

肺腺癌(lung adenocarcinoma，LUAD) 是肺癌的一种，属于非小细胞癌，早期一般没有明显的临床症状，且易发生转移。肺腺癌(LUAD)的基因组研究提高了对该癌症生物学的理解，加速了靶向治疗的进程。

中国科学家选取了103例未经治疗的中国肺腺癌患者的原位肺腺癌组织及其相应的癌旁组织（NAT）（样本策略），利用基于质谱的label-free蛋白定量策略进行蛋白组学的全面分析。

图1 | 研究策略

1、从多维度揭示疾病重要分子特征

对蛋白质组、磷酸化蛋白质组、转录组和全外显子组测序数据的综合分析揭示了肿瘤相关特征，如肿瘤相关蛋白变异、特有的蛋白质组特征以及早期患者或EGFR和TP53突变患者的临床结果。

图2 | 肺腺癌样本中基因组学、转录组学、蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学数据的整合分析

2.找到基于蛋白质组分型与临床预后的相关性

LUAD可分为三个蛋白质组亚型(S-I、S-II和S-III)，它们与不同的临床预后和WES数据的突变特征有关。

图3 | 肺腺癌肿瘤和癌旁组织的蛋白质组学特征

3.鉴定出癌症相关磷酸化蛋白和亚型特异性激酶

通过磷酸化蛋白质组定量鉴定了1244个磷酸化蛋白质，其中474个（38%）在肿瘤组织中显著增加，183个（15%）显著下降。三种蛋白亚型中磷酸化蛋白组学的比较结果揭示了亚型特异性的活性激酶。进一步对差异改变的磷酸化位点的研究显示，在S-I中观察到参与黏附的底物升高和参与RNA转运的底物减少。

图4 | 79个肺腺癌患者的磷酸化蛋白质组学分析

4.鉴定潜在药物靶点和潜在预后生物标志物

研究者探究了潜在的药物靶点，并在一个独立队列中验证了HSP 90β的血浆蛋白水平作为肺腺癌的潜在预后生物标志物。

图5 | 筛选潜在的预后生物标志物和药物靶点

综上，这篇集合了蛋白质组、磷酸化蛋白质组、转录组和全外显子组的多组学联合分析的研究，让我们对LUAD的分子特征有了更全面的了解，并为更精确的诊断和治疗提供了机会。

而基于timsTOF Pro离子淌度4D蛋白质组技术，是对蛋白组学+磷酸化组学的双重升级，可实现快速采集、更高的灵敏度和特异性，引领临床蛋白质组学在定性数量更多、定量更准确、位点鉴定更精确、样本需求量更低、检测周期更短等性能上全面提升，从蛋白质表达和修饰双重角度更好地发挥发掘分子调控机制、发现疾病分子分型以及发掘生物标志物等多重作用。