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Cell Death and Disease IF=5.965

Liver ubiquitome uncovers nutrient-stress-mediated trafficking and secretion of complement C3

研究背景

脊椎動(dòng)物肝臟作為生物代謝的重要器官，在營(yíng)養(yǎng)脅迫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。在營(yíng)養(yǎng)不足和營(yíng)養(yǎng)過(guò)量時(shí)肝細(xì)胞會(huì)發(fā)生營(yíng)養(yǎng)應(yīng)激調(diào)控。肝細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)應(yīng)激會(huì)引發(fā)多種翻譯后修飾變化，其中就包括泛素化修飾。本文通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)脅迫中泛素化修飾變化情況進(jìn)行了深入的分析與解讀。

樣本來(lái)源

小鼠肝臟

技術(shù)路線

Label-free泛素化修飾蛋白組學(xué)

研究結(jié)果

1、作者首先構(gòu)建了饑餓/再投喂小鼠模型（fasting refeeding），之后通過(guò)兩種富集方法Tandem Ubiquitin-Binding Entities 1 (TUBEs 1) 和 UbiQapture富集其肝臟中泛素化修飾蛋白，酶解后利用LC-MS/MS進(jìn)行蛋白組學(xué)分析，共鑒定到1641個(gè)假定的蛋白質(zhì)組。

Figure 1  Identification of the ubiquitin-modified proteome in response to nutrient stress in the liver.

2、通過(guò)label free定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析，作者發(fā)現(xiàn)饑餓處理中26個(gè)蛋白的泛素化增加，在投喂后有91個(gè)蛋白泛素化增加；為了進(jìn)一步驗(yàn)證蛋白的泛素化，作者在HEK293T細(xì)胞和小鼠原代肝細(xì)胞中對(duì)7個(gè)代謝相關(guān)蛋白泛素化修飾情況進(jìn)行了檢測(cè)，驗(yàn)證了組學(xué)的數(shù)據(jù)。

Figure 2  Fasting feeding alters ubiqitylation patterns in the liver.

3、GO功能分析發(fā)現(xiàn)：這些差異修飾蛋白主要對(duì)位于線粒體，核糖體以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，主要參與代謝通路的功能；此外，在再投喂組差異修飾蛋白中還有16%位分泌蛋白，分布在ER的膜上和內(nèi)部，而饑餓組差異修飾蛋白主要定位于胞液，線粒體和細(xì)胞核內(nèi)。

Figure 3  Liver ubiquitome identifies ER-resident and secretory proteins.

4、作者挑選出一個(gè)泛素化修飾差異的蛋白（Pro-C3，complement C3）在HEK293T細(xì)胞和小鼠原代肝細(xì)胞中進(jìn)行后期的功能驗(yàn)證：發(fā)現(xiàn)Pro-C3的泛素化修飾與它的分泌和轉(zhuǎn)運(yùn)息息相關(guān)；進(jìn)一步的細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Pro-C3蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)與分泌都受到營(yíng)養(yǎng)脅迫的調(diào)控。

Figure 4  Pro-C3 is ubiquitylated in the livers of refed mice.

Figure 5  Mature C3 is stored in small vesicles and secreted upon nutrient overload.

5、作者在小鼠模型中驗(yàn)證了細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，最后得到了一個(gè)分子機(jī)制模型：肝臟的營(yíng)養(yǎng)情況會(huì)影響先天免疫因子的釋放。

Figure 6  Acute and chronic nutritional stress accelerates trafficking of intracellular C3.

小編心得

本文是一篇典型前期組學(xué)篩選+后期功能驗(yàn)證的文章，前期利用非靶向的修飾蛋白質(zhì)組學(xué)分析尋找生物樣品中差異泛素化修飾的蛋白，后期通過(guò)在細(xì)胞以及生物體水平的功能分析驗(yàn)證泛素化修飾對(duì)蛋白功能的影響。

這篇文章也充分顯示出了相比于轉(zhuǎn)錄組，修飾蛋白質(zhì)組技術(shù)在機(jī)理研究的重要作用：轉(zhuǎn)錄組只能較為片面的反應(yīng)蛋白表達(dá)趨勢(shì)（這一點(diǎn)也要弱于普通蛋白質(zhì)組），對(duì)蛋白翻譯后修飾束手無(wú)策；基于質(zhì)譜技術(shù)的修飾蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)不僅可以對(duì)單個(gè)蛋白的修飾位點(diǎn)（準(zhǔn)確定位發(fā)生修飾的氨基酸）進(jìn)行定性分析，而且可以對(duì)修飾程度進(jìn)行定量分析。

看完這篇文章知道為什么要讓大家少吃點(diǎn)了吧！那就從現(xiàn)在開始，少吃多動(dòng)，成為一個(gè)健康的小吃貨