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来源:吉趣旅游网
2014 JPR: 翻译组学被国际人类蛋白质组计划(HPP)列为四大支柱之一

在2014年1月1日出版的Journal Proteome Research 专刊 Chromosome-centric Human Proteome Project II 上,王通、张弓、何庆瑜团队发表论文 Resolving Chromosome-Centric Human Proteome with Translating mRNA Analysis: A Strategic Demonstration,指出翻译组分析可以作为人类蛋白质组计划(Human Proteome Project, HPP)的重要支柱之一,被人类蛋白质组组织(HUPO)列为HPP计划的第四支柱,与质谱技术、生物信息学和抗体技术并列。

JPR 2014文章配图:Resolving Chromosome-Centric Human Proteome with Translating mRNA Analysis: A Strategic Demonstration 人类蛋白质组计划(HPP)是人类基因组计划(HGP)完成后的又一重大国际合作项目,旨在全面鉴定、认识人类基因组中所有的蛋白质及其生物学/疾病作用。但现有蛋白质组学技术仍然还有诸多的缺陷,因此我们提出采用翻译组分析技术来克服现有困难,并用肺上皮细胞系和结直肠癌细胞系进行了策略演示:     

翻译组测序技术检测精度非常高,比现有质谱技术高得多,且不受蛋白质理化性质的影响,有利于穷举正在翻译的基因。 翻译组测序可以轻易达到很高的序列覆盖度,因此有能力定量检测各种序列变异体(包括单点突变、可变剪切体等) 。 翻译组测序可以提供基因的翻译证据,发现以往认为是“非编码基因”实际上可以编码新的蛋白质,校正人类基因组的注释错误。 翻译组数据可以作为基准来整合各实验室的质谱数据。

可以在全基因组范围内分析所有基因的翻译效率和翻译开关(组织特异性表达和翻译差异)。

在这一指导思想的指导下,C-HPP计划中国团队通力合作完成了肝癌细胞系的转录组-翻译组-蛋白质组联合分析,用翻译组测序技术从每种肝癌细胞系中定量测定了14000~15000个正在翻译的基因,发表了4篇论文:

Systematic analyses of the transcriptome, translatome, and proteome provide a global view and potential strategy for the C-HPP Systematic analysis of missing proteins provides clues to help define all of the protein-coding genes on human chromosome 1

Chromosome-8-Coded Proteome of Chinese Chromosome Proteome Data Set (CCPD) 2.0 with Partial Immunohistochemical Verifications Omics Evidence: Single Nucleotide Variants Transmissions on Chromosome 20 in Liver Cancer Cell Lines

在2014年3月韩国釜山召开的C-HPP计划工作会议上,翻译组测序分析技术被HUPO列为2014年的首要突出贡献。

2013 NAR: 翻译组学第一弹:相对定量的中心法则,翻译调控与表型的紧密关系

2013年3月21日,功能蛋白质研究广东普通高校重点实验室(暨南大学)张弓研究员、王通副研究员和何庆瑜教授(中国蛋白质专业委员会委员)作为共同通讯作者在英国《核酸研究》(Nucleic Acids Research)发表了最新研究成果:

Translating mRNAs strongly correlate to proteins in a multivariate manner and their translation ratios are phenotype specific 生物学基本理论之一的“中心法则”于1958年被提出,定性地说明了mRNA通过翻译过程生成蛋白质,但随后55年,这一过程的定量传递关系却一直困扰着科学界。数十年来的研究表明,不同物种中的mRNA丰度和蛋白质丰度普遍相关性较低,R2在0.01-0.50之间。由于某些mRNA分子并不被翻译,早在2001年,Pradet-Balade等人就提出假说:翻译中的mRNA(也就是核糖体-新生肽链复合物中的mRNA,RNC-mRNA)的丰度应该更能反映蛋白质的丰度。然而,随后有限的研究表明,这种二元相关性仍然较低,R2在0.4以下。因此,从mRNA到蛋白质的定量传递关系一直是中心法则没有解决的科学问题。

张弓、王通和何庆瑜课题组利用稳态人类细胞进行了相对定量研究(A549细胞/HBE细胞,以及H1299细胞/HBE细胞)。研究结果表明,RNC-mRNA和蛋白质相对丰度之间的二元相关性很弱,但加入mRNA的长度作为独立的因素,RNC-mRNA和蛋白质相对丰度与mRNA的长度之间就存在显著的三元对数线性相关定量关系,R2在0.94以上,亦即超过94%的蛋白质的相对丰度可以通过其翻译中RNC-mRNA的相对量和mRNA长度计算获得。这一结果使中心法则中的定量关系难题在相对定量模型中得到初步解决。该课题组正在利用绝对定量模型对该理论进行更深入的探究,成果将在近期内发表。

同时,该研究首次提出了翻译比率的新概念(translation ratio, TR),也就是能够进入翻译的mRNA比例,可由RNC-mRNA与总mRNA的比值获得,主要表征着翻译起始的效率。本研究首次发现,癌症细胞中各种mRNA的TR普遍比正常细胞上调,而且长度越短的基因具越高的TR,表明更容易被翻译。同时,具显著TR改变的基因与肺癌的恶性表型密切相关。

该研究在理论上首次提出中心法则的系统生物学相对定量规律。在生物学研究方面,报道了通过RNC-mRNA预测蛋白质相对丰度变化的新策略,这表明,人类稳态细胞所表达的12000多种蛋白质中的绝大部分相对量可通过该研究提出的三元模型计算获得,实现了用核酸大规模测序技术来研究蛋白质组相对定量信息的目标。同时,TR及其生物学意义的提出,为癌症细胞表型研究、分子机制研究和新治疗策略提供了全新的研究方向。

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