回顾Molecular Systems Biology: 蛋白组技术在病原-宿主

日期:2019-08-05 14:40

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来自普林斯顿大学的团队根据宿主-病原菌作用关系的多年研究成果,对现有的蛋白质组学技术,包括蛋白组与基因组的关联在解读侵染机制上的开展思路,作了系统性的分享。


宿主-病原体关系


 

   宿主和病原体之间的持续相互作用是生命中最有趣的方面之一。这些相互作用已经在数百万年的进化过程中形成;宿主发展防御机制来抵御致病入侵,而病原体绕过了这些新的防御线。尽管适应过程允许宿主与病原体有时共存即使之受益,许多病原体仍然是无数威胁生命的人类疾病的病原。因此,了解宿主-病原体之间的相互作用是制定预防和治疗感染性疾病方法的一个驱动力,对于制定针对传染病的治疗和预防措施至关重要。
   在过去的十年中,蛋白质组学方法已经成为发现和理解宿主-病原体相互作用的主要贡献者,而宿主-病原体相互作用代表了抗和促致病细胞反应。通过对感染期间蛋白质组动态变化过程检测,可以更好理解蛋白质丰度、定位和翻译后修饰如何作为侵染、免疫过程的手段或表征。
 

 

定量蛋白质组学技术


 

 

  在量化已识别的宿主-病原体相互作用方面,大多数IP-MS的过程实际上都依赖于无标签质谱量化,这是简单、通用的,可以应用于任何生物系统。可以说,这是Label Free研究蛋白质组动态变化的雏型。然而,含标签的质谱策略提供了更准确的PPI量化数据,并可用于比较相同实验中未感染和感染的样本。通过在细胞培养(Silac)中使用氨基酸的稳定同位素标记,或在肽水平,通过加入串联质谱标记(iTraq、TMT)或其他等量标签,即可获得多达十多组的平行比较结果。
 


多组学关联


 

   早期的omics方法主要集中于从整个细胞中获取单一的“层”信息。然而,致病性入侵以及其他生物过程会引起宿主分子组织的多层变化。此外,这些分子层(例如基因序列、mRNA转录、蛋白质、脂质、代谢物)相互联系、相互影响和互补。通过将蛋白质组学与其他组学分析相结合,不同组学方法可以同时引入到单一致病性感染的研究中。这有助于确定病原体的编码能力,识别关键的毒力因子,并在系统层面上定义宿主对致病性感染的反应。

  将蛋白质组学、转录组学和基因组数据整合,可以确定新肽并完善现有基因模型。由转录组数据(如RNA序列和核糖体谱)提供信息的蛋白质组实验对病原体的研究特别有意义。这是因为某些病原体编码通过非标准翻译事件、重叠和短开放阅读框(ORF)以及复杂的选择性剪接和转录起始/结束位点将产生复杂的蛋白质亚型。
 

 


参考文献


Pierre M Jean Beltran, et al. Proteomics and integrative omic approaches for understanding host–pathogen interactions and infectious diseases. Mol Syst Biol. (2017) 13: 922

 

编辑:TlaD

审核:Jens Demmer