蛋白质组学是指在大规模水平上探索蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得在蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。

 

蛋白质组学分类

应用领域

 

        农林领域：抗逆胁迫机制，生长发育机制，育种保护研究等。

        畜牧业：肉类及乳品质研究，致病机理研究等。

        基础医学、临床诊断：生物标志物筛选，疾病机理机制，疾病分型，个性化治疗等。

        生物医药：药物作用机理，药效评价，药物开发等。

        微生物领域：致病机理，耐药机制，病原体-宿主相互作用研究等。

 

基本思路

        通过TMT、Label-free、DIA等蛋白质组学，寻找不同组别之间的差异蛋白质，筛选出潜在的生物标志物。揭示不同生理或病理状态下的差异蛋白及代谢通路。

 

不同饲养方式下苏尼特羔羊肉蛋白质组的变化及其与风味的关系

 

期刊：Food Chemistry（IF=8.8）
发表日期：2023.10.2（Online）
文章链接：10.1016/j.foodchem.2023.137657
组学技术：TMT标记定量蛋白质组学
研究方法：研究选取不同饲养方式下的苏尼特羊肉样本，采用TMT标记结合定量蛋白质组学分析技术，探讨不同饲养制度对蛋白质表达变化的影响，并进一步分析其与肉类风味特征之间的关系。

结论：与CF组相比，PF组在氨基酸种类、挥发性风味物质的组成及其含量方面表现更优，部分有利于风味形成的成分含量显著升高，如精氨酸（Arg）、脯氨酸（Pro）、戊醛（Pentanal）、庚醛（Heptanal）、辛醛（Octal）、1-辛烯-3-醇（1-octen-3-ol）以及2,3-辛二酮（2,3-Octanedione）等。实验共鉴定出约82种差异表达蛋白（DAPs）。GO功能富集分析显示，饲养方式主要影响羔羊体内的多种生物过程，涵盖氧化还原反应、氨基酸及脂质的合成与分解代谢。KEGG通路分析进一步表明，影响羔羊肉风味的关键机制可能集中在氨基酸代谢通路，尤其是多种代谢酶参与了体内氨基酸、糖类和脂类的合成过程。以上发现为深入探究蛋白质在肉类风味调控中的分子机制提供了重要依据。

 

Label-free 蛋白质组学鉴定结直肠癌中转移相关的外泌体差异蛋白

 

期刊：Translational Oncology（IF=5.0）

发表日期：2022.5

文章链接：10.1016/j.tranon.2022.101389

组学技术：无标记定量蛋白质组学（Labelfree proteomics）
研究方法：本研究应用无标记蛋白质组学技术，对比分析了来自SW620和SW480两株人结直肠癌细胞系分泌外泌体（exoDEPs）的蛋白质组，识别出与转移性相关的差异表达蛋白，以揭示其与肿瘤迁移机制间的潜在关联。

结论：研究团队选用两株具有不同转移潜能的人结肠癌细胞系SW620和SW480进行细胞培养，并从其培养上清液中提取细胞外泌体，开展蛋白质组学分析。结果共鉴定出115种差异表达的外泌体蛋白（exoDEPs），其中SW620来源的外泌体中有31种蛋白上调、84种蛋白下调。此外，还发现30种蛋白仅在SW620外泌体中表达，另有60种则仅出现在SW480外泌体中。生物信息学分析显示，这些差异蛋白富集在多个与结直肠癌（CRC）相关的通路中，主要涉及细胞外基质、细胞骨架结构及免疫功能的变化。后续的细胞功能实验进一步证实，SW620分泌的外泌体可增强SW480细胞的增殖、迁移与侵袭能力。研究还对6个在SW620外泌体中上调的蛋白（如FGFBP1、SIPA1、THBS1、TGFBI、COL6A1、RPL10）、3个下调的蛋白（SLC2A3、MYO1D、RBP1），以及3个仅在SW620外泌体中表达的蛋白（SMOC2、GLG1、CEMIP）进行了Western blot和免疫组化验证，明确了它们在结肠癌外泌体中的表达特征。这些发现为进一步揭示结直肠癌的转移机制及寻找可能的治疗靶点提供了新思路。

 

 DIA蛋白质组学发现糖尿病标志物

 

期刊：EBioMedicine（IF=11.1）

发表日期：2023.1

文章链接：10.1016/j.ebiom.2022.104379

组学技术：DIA蛋白质组学

研究背景：研究人员发现，在1型糖尿病（T1D）的发展过程中，胰腺β细胞的应激反应与β细胞的死亡和免疫系统的激活有关。目前，关于这些反应的时间性和范围以及T1D发展中胰岛β细胞蛋白质表达的变化的信息非常缺乏。

结论：研究人员通过对NOD小鼠进行蛋白质组学分析发现，在糖尿病发病前存在一个短暂的时间窗口，期间多种与β细胞功能密切相关的蛋白质表达水平出现上调，随后逐渐下降，提示这一变化过程可能预示1型糖尿病的发生。同样的表达趋势也出现在急性诱导的NOD-SCID小鼠模型中，进一步说明这些分子通路在1型糖尿病发病机制中可能发挥重要作用。相比之下，那些未发展为糖尿病的NOD小鼠体内表达出更多与维持细胞稳态有关的蛋白，提示这些通路可能在保护β细胞方面具有潜在作用。免疫荧光结果显示，PDIA1、14-3-3β和PRDX3等蛋白在糖尿病发生前期水平升高，随后下调。人胰岛的体外实验及1型糖尿病患者胰腺组织的分析进一步证实，PDIA1在患者体内同样呈现表达升高的特征。同时，血浆检测也发现PDIA1可能具备成为1型糖尿病生物标志物的潜力。本研究强调蛋白质组学在识别与β细胞功能相关通路方面的重要意义，并指出PDIA1作为潜在临床应用靶点的研究价值。

 

经典思路

        蛋白质组学方法能够大规模地检测生物样品中的蛋白质，通过全面分析蛋白质组的表达模式和变化，初步筛选出与特定生理或病理过程相关的关键差异蛋白质，利用靶向蛋白质组学方法对特定蛋白质进行精确定性和定量分析，筛选生物标志物。

 

DIA＋PRM发现肝细胞癌早期诊断的生物标志物

 

期刊：Nature Communications（IF=16.6）

发表日期：2023.12

文章链接：10.1038/s41467-023-44255-2

组学技术：DIA蛋白质组学、PRM靶向蛋白质组学

研究背景：肝细胞癌(HCC)缺乏早期诊断的生物标志物，当前诊断方法存在局限性。血清蛋白质组学方法具有无创检测的优势，可作为HCC早期诊断的液体活检。

研究方法：

发现阶段：使用DIA蛋白质组学在320例样本中筛选肝细胞癌的生物标志物。

验证阶段：利用PRM靶向蛋白质组学在429例样本中验证候选生物标志物。

模型建立：基于随机森林模型建立肝细胞癌诊断模型。

前瞻性验证：在253例肝硬化患者的前瞻性队列中验证模型的预测效能。

结论：本研究提出并验证了一种利用血清蛋白质组数据实现肝癌早期诊断的新方法。研究团队通过数据独立采集（DIA）技术结合串联质谱，对总计1002份血清样本进行了定量蛋白质组学分析，旨在筛选与肝癌发生密切相关的生物标志物。结合机器学习算法，研究者构建了一个由HABP2、CD163、AFP和PIVKA-II四种蛋白组成的诊断模型（P4模型），能够有效区分肝癌患者、肝硬化患者及健康人群。在独立的验证队列中，P4模型的表现优于目前常用的临床预测方法。更重要的是，该模型还具备较强的预测能力，能够提前识别肝硬化向肝癌进展的个体，在前瞻性外部验证中可平均提前11.4个月检测出肝癌病例。研究结果表明，基于血清蛋白组学的生物标志物筛选为液体活检技术提供了重要支持，并在提升肝癌早期筛查效率方面展现出广阔的应用前景。

 

Label-free＋WB验证揭示超声对非烟熏腊肉蛋白质组影响

 

期刊：J Agric Food Chem（IF=6.1）

发表日期：2022.8

文章链接：10.1021/acs.jafc.2c03605

组学技术：Label-free蛋白质组学、WB验证

材料与分组：超声波处理的非烟熏腊肉、未处理的非烟熏腊肉。

结论：蛋白质组学研究结果表明，超声处理能够显著改变非烟熏腊肉的蛋白质组成特征。共鉴定出137种差异表达的蛋白质，其中约81.02%的蛋白在超声处理后呈显著上调趋势，且对分布于细胞质、胞浆、线粒体及细胞核等区域的蛋白质影响更为明显。研究还筛选出20种与风味形成密切相关的蛋白，包括肌原纤维结构蛋白及多种代谢酶。通过Western blot验证，风味相关蛋白在超声处理后表现出显著的表达差异。本研究依托蛋白组学技术，系统解析了超声波对非烟熏腊肉风味物质的调控效应，为理解超声技术在肉制品加工中的作用机制提供了有力支撑。

 

高分思路

 

蛋白质组学＋转录组学为狼疮肾炎的治疗提供药物靶点

 

期刊：journal of autoimmunity（IF=12.8）

发表日期：2024.01

文章链接：10.1016/j.jaut.2023.103165

组学技术：蛋白质组学、转录组学

结论：本研究聚焦于筛选能够用于区分活动性狼疮性肾炎（LN）肾损伤状态的尿液生物标志物。研究团队采用邻近延伸测定（PEA）平台对117例受试者的尿液样本进行蛋白质组学分析，涵盖30名健康个体、26名无肾炎表现的系统性红斑狼疮患者、27名非活动性LN患者以及34名活动性LN患者，共检测到543种独特蛋白。结果发现，活动性LN患者的尿液中与炎症因子信号通路、趋化因子活性以及凝血机制相关的通路激活程度逐步增强。进一步分析中，研究确认了30种具有潜力的生物标志物，并识别出若干此前未被报道的新候选分子，包括ICAM-2、FABP4、FASLG、IGFBP-2、SELE及TNFSF13B/BAFF。这些蛋白的尿液水平与临床疾病活动性指标高度相关，并在独立样本中表现出良好的诊断效果。结合肾组织的转录组学数据，研究推测这些蛋白可能分别来源于肾内不同类型的免疫相关细胞：例如髓系细胞（如CXCL16、IL-1RT2、TNFSF13B/BAFF）、T细胞或自然杀伤细胞（FASLG）、白细胞（ICAM2）以及内皮细胞（SELE）。研究不仅进一步证实了ALCAM、CD163、MCP1、SELL、ICAM1、VCAM1、NGAL和TWEAK在活动性LN诊断中的潜力，同时提出应重点关注ICAM-2、FABP4、FASLG、IGFBP-2、SELE和TNFSF13B/BAFF等新标志物，未来可在更大规模的人群中开展系统性验证。

 

蛋白质组学＋代谢组学揭示氟苯尼考对小麦的毒理学机制

 

期刊：J Hazard Mater（IF=13.6）

发表日期：2023.02

文章链接：10.1016/j.jhazmat.2022.130264

组学技术：label-free蛋白质组学、代谢组学

研究背景：尽管全球范围内对抗生素的生态影响给予了广泛关注，但关于氟苯尼考的毒性研究仍相对有限。

结论：本研究通过代谢组学与蛋白质组学联合分析，系统探究了氟苯尼考对小麦（Triticum aestivum L.）幼苗的毒理学作用机制。结果表明，氟苯尼考处理显著抑制了小麦幼苗的生长。随着药物浓度升高，抗氧化酶（如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶）的活性增强，同时丙二醛含量和细胞膜通透性也随之上升。相对地，叶绿素及其合成前体（包括Proto IX、Mg-proto IX和Pchlide）、光合速率、呼吸速率和叶绿素荧光参数均出现下降，反映出光合作用受到明显干扰。电子显微结构观察显示，叶绿体的超微结构遭到破坏，膜轮廓变得模糊，基粒排列紊乱，类囊体片层结构变形，质体球数量也有所增加。蛋白质组结果显示，上调蛋白主要涉及蛋白质翻译与重折叠、氧化还原调节、TCA循环、活性氧代谢、细胞抗氧化与解毒过程等功能；而下调蛋白则主要集中于光合作用相关的通路中。在代谢物层面，大多数碳水化合物和氨基酸在小麦叶片中显著升高（p < 0.05）。整合代谢通路分析表明，氟苯尼考胁迫激活了三羧酸循环，同时抑制了与光合作用相关的代谢途径。

 

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