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ES與iPS細(xì)胞的蛋白質(zhì)組比較

日期:2011-10-12 08:42:03

美國威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的研究人員對人胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的蛋白質(zhì)組進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)這兩種細(xì)胞的蛋白表達(dá)和蛋白磷酸化存在微小但是可重復(fù)的差異。這些差異可能解釋了它們在分化能力上的差異。該研究成果發(fā)表在最新一期的《Nature Methods》上。

 

與胚胎干細(xì)胞(ES)一樣,誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)能夠在體外無限擴(kuò)增,并有潛力發(fā)育成任何類型的細(xì)胞。然而,不同的是,iPSC是由個體上容易獲取的組織(如皮膚)產(chǎn)生的。在形態(tài)、自我更新能力和分化潛能上,iPSCESC是難以區(qū)分的,但它們在分子水平的相似程度卻存在爭議。盡管多個研究表明ESCiPSC的整體基因表達(dá)水平相似,但也有一些研究報道了兩者在RNA水平、DNA甲基化等方面的微小差異。

 

為了了解ESCiPSC在蛋白質(zhì)組和磷酸化蛋白質(zhì)組上的相似性,威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的研究人員利用了同位素標(biāo)記和高質(zhì)量精度質(zhì)譜,以及一個新近開發(fā)的軟件工具進(jìn)行分析。這項工作是由威斯康辛大學(xué)化學(xué)系、威斯康辛基因組中心以及細(xì)胞和再生生物學(xué)系共同完成的。iPSC的創(chuàng)始人之一James Thomson教授正是這項工作的主要領(lǐng)導(dǎo)者。

 

研究人員總共分析了8個細(xì)胞系,其中4ES細(xì)胞系和4iPS細(xì)胞系,每個重復(fù)三次。在六個星期之后,他們鑒定出近7,000個蛋白和超過19,000個磷酸化位點。其中293個蛋白和292個磷酸化蛋白在ESCiPSC中差異較大。他們還發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)情況下,細(xì)胞系中某一蛋白量的差異與RNA轉(zhuǎn)錄本的差異沒有關(guān)聯(lián),而且表現(xiàn)出磷酸化差異的蛋白與表達(dá)差異的蛋白不重疊。

 

此外,數(shù)據(jù)的基因本體分析表明ESCiPSC之間的差異可在轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和磷酸蛋白質(zhì)組水平檢測到。他們在iPSC中發(fā)現(xiàn)了NSUN2的多次磷酸化事件,而ESCiPSCNSUN2轉(zhuǎn)錄本和蛋白水平無差異,說明這與蛋白豐度無關(guān)。此外,iPSC中這些位點的磷酸化與成纖維細(xì)胞中觀察到的相似。這些結(jié)果表明,在重編程過程中體細(xì)胞程序并非完全沉默。

 

之前的比較轉(zhuǎn)錄組和表觀基因組研究表明,iPSC存在對起源的體細(xì)胞類型的“記憶”效應(yīng),本研究也呼應(yīng)了這一點。這些殘留的分子記憶被認(rèn)為影響了iPSC的分化能力,正如一些研究所示,iPSC偏向于來源體細(xì)胞的譜系。不過,這次研究人員并沒有研究分化來證明這一假說。這些重要問題仍有待解決。

 

研究人員還將他們的數(shù)據(jù)整合成一個新的、開放的數(shù)據(jù)庫,稱為Stem Cell Omics RepositorySCOR),其中包含轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和翻譯后修飾數(shù)據(jù)。研究人員認(rèn)為,關(guān)于ESCiPSC的差異和相似性分析需要大規(guī)模的meta分析,這不可能由單個實驗室完成。SCOR數(shù)據(jù)庫的建立將有助于這類分析。

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