威斯康星大学麦迪逊分校、马克斯-普朗克生物化学研究所等机构的科学家近日开发出一种新的蛋白质组深度测序方法。它利用鸟枪法蛋白质组学检测人类蛋白质组中的蛋白异构体，生成了一份综合的人类蛋白质多样性目录。

这篇题为“Global detection of human variants and isoforms by deep proteome sequencing”的文章发表在《Nature Biotechnology》（自然-生物技术）杂志上。

作者在文中写道：“如今，这份资源提供了一个框架，可以直接研究等位基因特异性的表达，并解决基因突变如何影响蛋白质表达和稳定性的问题。”

传统的鸟枪法蛋白质组学实验可从一个样本中检测出约10,000个人类蛋白质，但它们的局限性在于无法区分不同的蛋白质变体和异构体。其中一个原因是，这种方法只依靠胰蛋白酶来消化蛋白质，并不能提供异构体的全景图。

“许多生成的肽段要么太短，要么太长，无法用现在的液相色谱-质谱（LC-MS）技术来检测，”作者写道。

在这项研究中，研究人员并非单独使用胰蛋白酶，而是使用六种不同的蛋白酶来消化人类细胞系中的蛋白质。在片段化之后，他们采用液相色谱法进行深度分馏，并采用Orbitrap Tribid质谱仪进行串联质谱分析。

通过这种方法，他们从17,717个不同protein group中鉴定出100多万条肽段。这些数据实现了对所有蛋白质中大约80%的序列的检测，与标准方法相比有了极大提高。

共同第一作者、威斯康星大学麦迪逊分校的Pavel Sinitcyn博士表示：“我们的整体思路是探索蛋白质组学的世界，尽可能多地检测蛋白质和氨基酸。”

研究团队创建了一个名为deep-sequencing.app的公开资源，让科学家查询任何基因，并查看与该基因相关的肽段和蛋白质修饰。“由于其范围、深度和覆盖度，这项研究所报告的数据集代表了一种资源，可推动未来的人类蛋白质组研究工作，”他们写道。

这项研究试图回答的一个问题是有多少选择性剪接的mRNA转录本被翻译成蛋白质。以往的RNA测序研究估计，95%以上的多外显子基因的转录本都会经历选择性剪接。

“有潜力编码不同蛋白质的选择性转录本在多大程度上被翻译，一直是人们争论的主题，”作者写道。

他们发现，在相对高表达的基因中，大约64%的剪接事件确实被翻译，并出现在蛋白质水平上。他们补充说，这可能有点低估，因为即使最高水平地覆盖肽段，也并非所有的外显子拼接点都能被覆盖。

共同资深作者、威斯康星大学麦迪逊分校的Joshua Coon教授表示：“我认为这些知识告诉我们，关于剪接的想法 – 让细胞拥有可用于不同目的的蛋白质库 – 现在得到了验证。这是我们第一次能够测量它并证明它。”他认为，这些发现是向了解所有蛋白质并发现更好的药物靶点迈出了第一步。

原文检索

Sinitcyn, P., Richards, A.L., Weatheritt, R.J. et al. Global detection of human variants and isoforms by deep proteome sequencing. Nat Biotechnol (2023). https://doi.org/10.1038/s41587-023-01714-x