蛋白質(zhì)作為功能分子戳玫，在生命活動(dòng)中起到非常關(guān)鍵的作用。但很多對于蛋白質(zhì)的研究都是通過轉(zhuǎn)錄組間接進(jìn)行的骇钦。目前基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)檢測技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到4D時(shí)代蛹屿，timsTOF Pro 4D質(zhì)譜檢測儀可以實(shí)現(xiàn)在蛋白質(zhì)組學(xué)和修飾蛋白質(zhì)組學(xué)方面的檢測。在急性髓系白血卜徘铡（AML）中色徘，在基因組和轉(zhuǎn)錄組方面已被大量研究，但在蛋白質(zhì)組和磷酸化蛋白質(zhì)組方面還知之甚少操禀。
文章詳情
文章題目：Proteomic and phosphoproteomic landscapes of acute myeloid leukemia
中文題目：急性髓系白血病的蛋白質(zhì)組學(xué)和磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)的研究
發(fā)表時(shí)間：2022.09
期刊名稱：Blood
影響因子：25.476
DOI：10.1182/blood.2022016033
組學(xué)技術(shù)：4D Label free蛋白質(zhì)組學(xué)褂策、TMT磷酸化蛋白組學(xué)
樣本類型：急性髓系白血病（AML）患者骨髓、健康骨髓
01??研究思路
1. 急性髓系白血步锛拧（AML）的蛋白質(zhì)組學(xué)特征
對44例AML樣本及3例健康成人骨髓樣本進(jìn)行無標(biāo)記定量（LFQ）和串聯(lián)質(zhì)譜標(biāo)記（TMT）深度蛋白質(zhì)組學(xué)研究窖壕。在TMT數(shù)據(jù)集中檢測到10651個(gè)蛋白質(zhì)品抽，在LFQ數(shù)據(jù)集中檢測到6845個(gè)蛋白質(zhì)扒怖。1474種蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)豐度和mRNA豐度之間表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)清笨，KEGG分析顯示，這些蛋白顯著富集到和核糖體溪猿、氧化磷酸化途徑和RNA聚合酶相關(guān)的通路钩杰。而1198種蛋白質(zhì)的蛋白與mRNA豐度之間呈現(xiàn)正相關(guān)。隨后研究者檢查了與臨床常見AML表面蛋白流式細(xì)胞術(shù)的相關(guān)性诊县；研究了已知在AML樣本中由常見融合事件驅(qū)動(dòng)的過表達(dá)蛋白讲弄；評估了AML患者樣本中基于性別的差異。
2. AML蛋白組學(xué)全面分析
研究者根據(jù)在TMT平臺(tái)上測量的蛋白質(zhì)豐度對樣本進(jìn)行了無監(jiān)督的分層聚類依痊。他們發(fā)現(xiàn)樣本主要由重要的臨床協(xié)變量組織避除，包括細(xì)胞遺傳學(xué)和（或）常見突變，這表明這些受監(jiān)督的蛋白質(zhì)組學(xué)特征胸嘁。使用LFQ數(shù)據(jù)(允許測量絕對蛋白質(zhì)豐度)比較所有44個(gè)AML樣本中的整體蛋白質(zhì)和RNA表達(dá)驹饺，他們看到了許多轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)的例子，并且依據(jù)RNA豐度不能預(yù)測蛋白質(zhì)表達(dá)缴渊。例如，檢測到的少量TP53表明轉(zhuǎn)錄后機(jī)制可能會(huì)影響TP53蛋白的豐度鱼炒。此外衔沼，與健康對照骨髓相比，AML樣本中H/ACA盒小核仁核糖核蛋白核心復(fù)合物以及THO復(fù)合物含有豐富的多個(gè)蛋白質(zhì)家族昔瞧，而mRNA豐度沒有相應(yīng)的變化指蚁。
3. IDH1/2突變與KDM4A/B/C組蛋白去甲基酶豐度增加相關(guān)
考慮到非監(jiān)督聚類中IDH突變的蛋白豐度特征自晰，研究者在IDH1 (n=5)或IDH2 (n=4)突變患者中尋找與其他AML樣本(n=35)相比的差異蛋白豐度凝化。發(fā)現(xiàn)了17個(gè)差異豐度的蛋白質(zhì)(其中13個(gè)在IDH突變患者中豐度增加)。值得注意的是酬荞，KDM4A/B/C的蛋白質(zhì)豐度被控制在轉(zhuǎn)錄后水平搓劫，因?yàn)槠鋗RNA豐度沒有明顯變化。為了確定單獨(dú)的IDH1突變是否足以引起這種效果混巧，他們用含有空載體枪向、wt IDH1- FLAG結(jié)構(gòu)或代表AML中最常見IDH1突變的IDH1R132H-FLAG結(jié)構(gòu)的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染紅白血病細(xì)胞系K562。通過western blotting檢測咧党，IDH1R132H蛋白(而非wt IDH1)短暫表達(dá)48小時(shí)后秘蛔，KDM4A、KDM4B和KDM4C的豐度增加。
4. 突變的NPMc蛋白與幾種核輸入蛋白豐度的增加（以及與物理相互作用）相關(guān)
接下來深员，研究者鑒定了突變NPM1樣本中的差異蛋白豐度负蠕。在本數(shù)據(jù)集中有8例NPMc突變，并導(dǎo)致NPM1的異常細(xì)胞質(zhì)錯(cuò)定位倦畅。經(jīng)過多假設(shè)檢驗(yàn)校正后遮糖，他們發(fā)現(xiàn)NPMc突變與NPM1wt樣本之間有11個(gè)差異豐富的蛋白質(zhì)，8個(gè)在NPMc突變體樣品中含量增加滔迈。其中2個(gè)屬于核輸入蛋白家族：KPNA4和KPNB1止吁，并且其豐度在突變體中增加。研究者構(gòu)建質(zhì)粒并導(dǎo)入小鼠造血細(xì)胞中研究發(fā)現(xiàn)：核輸入蛋白KPNA3和KPNA4在NPMc生物素化蛋白中排名前30位燎悍，表明與突變NPMc在物理上接近敬惦。與wt NPM1 TurboID載體相比，突變NPMc TurboID結(jié)構(gòu)與KPNA1谈山、KPNA3俄删、KPNA4、KPNA6和KPNB1的相互作用顯著增加奏路。在短暫的過表達(dá)后畴椰，結(jié)果表明標(biāo)記的增加是由于物理上的接近，而不是蛋白質(zhì)豐度的增加鸽粉。
5. CD180和MRC1/CD206表達(dá)于AML細(xì)胞而非正常CD34細(xì)胞
因?yàn)榧?xì)胞表面的AML特異性蛋白可以作為免疫治療的靶點(diǎn)，研究者在蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)庫中尋找這些蛋白質(zhì)的證據(jù)触机。最后指定CD180和MRC1/CD206為候選蛋白帚戳。研究者發(fā)現(xiàn)，CD180在許多AML樣本中高度表達(dá)儡首，但在CD341富集的健康干或祖細(xì)胞或譜系耗盡的健康骨髓中不表達(dá)片任。對所選患者樣本和健康骨髓的流式細(xì)胞術(shù)證實(shí)了CD180在AML母細(xì)胞和CD191 B細(xì)胞上的表達(dá)，而在健康CD341干或祖細(xì)胞上沒有檢測到CD341的表達(dá)蔬胯。研究者同樣發(fā)現(xiàn)MRC1/CD206蛋白在AML樣本亞群中高表達(dá)对供，但在CD341健康骨髓細(xì)胞中不表達(dá)。所選患者樣本的流式細(xì)胞術(shù)證實(shí)氛濒，MRC1/CD206在AML母細(xì)胞和健康單核細(xì)胞上的表達(dá)確實(shí)較高产场，但在健康CD341細(xì)胞上表達(dá)不高。綜上所示舞竿，這些數(shù)據(jù)表明CD180和MRC1/CD206可能是靶向AML的候選者涝动，具有潛在的可耐受的“靶向，脫靶”毒性炬灭。
6. AML細(xì)胞的磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)圖譜
研究者對44例AML患者和3例健康骨髓樣本進(jìn)行了磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)檢測靡菇。他們在數(shù)據(jù)集中5407個(gè)獨(dú)特的蛋白質(zhì)上檢測到29 201個(gè)獨(dú)特的磷酸位點(diǎn)∶自福基于無監(jiān)督聚類顯示厦凤，AML和健康對照之間的激活FLT3突變、PML-RARA融合(急性早幼粒細(xì)胞白血病[APL])和CBFB-MYH11融合對應(yīng)的組存在明顯分離育苟。接下來较鼓，研究者確定了驅(qū)動(dòng)這些特征的特定磷酸位點(diǎn)。共檢測到4個(gè)位點(diǎn)的酪氨酸磷酸化顯著增加(PTPN11酪氨酸-542违柏、蛋白激酶C d (PRKCD)酪氨酸-313博烂、PRPF4B酪氨酸-849和PDHA1酪氨酸-242)。AML與STAT3信號(hào)通路和PTPN11信號(hào)通路有關(guān)漱竖。FLT3-TKD突變與SRC家族酪氨酸激酶FGR和HCK的激活相關(guān)禽篱。TP53突變的AML顯示大量的TP53磷酸化和激活的FYN。
02??主要結(jié)論
研究者已經(jīng)生成了一個(gè)公開的馍惹、深度的AML 4D Label free蛋白質(zhì)組學(xué)和磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)庫躺率，它為LAML TCGA數(shù)據(jù)集的代表性部分提供了缺失的數(shù)據(jù)層。研究者證實(shí)万矾，AML蛋白質(zhì)表達(dá)水平通常與臨床特征相關(guān)悼吱，并揭示了轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的證據(jù)。他們證實(shí)CD180和MRC1/CD206可能為免疫治療的新靶點(diǎn)良狈。這些結(jié)論均在體外進(jìn)行了后續(xù)的驗(yàn)證后添。磷酸化蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)為后續(xù)AML蛋白質(zhì)失調(diào)的研究打下了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
Kramer MH, Zhang Q, Sprung R, Day RB, Erdmann-Gilmore P, Li Y, Xu Z, Helton NM, George DR, Mi Y, Westervelt P, Payton JE, Ramakrishnan SM, Miller CA, Link DC, DiPersio JF, Walter MJ, Townsend RR, Ley TJ. Proteomic and phosphoproteomic landscapes of acute myeloid leukemia. Blood. 2022 Sep 29;140(13):1533-1548. doi: 10.1182/blood.2022016033. PMID: 35895896; PMCID: PMC9523374.
