Nature：遺傳變異如何影響蛋白表達變化
蛋白質是生命活動的主要承擔者，其表達調控對于正常發育和疾病的發生發展至關重要。根據中心法則，我們知道信息的傳遞過程：DNA→RNA→蛋白。然而研究表明mRNA水平和蛋白水平并不完全一致，表明其中存在某種未知機制，介導mRNA水平的遺傳變異對蛋白水平的影響。來自哈佛醫學院和Jackson實驗室的研究人員解決了這一謎題，研究結果發布在《Nature》雜志上 (PMID: 27309819)。
應用RNA-Seq和LC-MS/MS分別分析組織表達譜和蛋白譜
研究人員從8個祖系小鼠繁殖廣泛遺傳變異的多樣性遠交系小鼠/DO小鼠（指來自隨機交配親本、個體間遺傳背景各異的小鼠）。通過測序和質譜技術比較了192個多樣性遠交系繁殖小鼠肝臟的mRNA和蛋白水平。進一步結合基因分型，進行eQTL（表達數量性狀位點，指控制mRNA表達水平的位點）和pQTL（蛋白數量性狀位點，指影響蛋白豐度的位點）定位，以探討mRNA和蛋白表達水平之間的關系，見圖1。
圖1 小鼠育種和實驗設計流程
遺傳變異對蛋白表達的影響不完全相同
研究人員找到了與蛋白水平相關的2,866個pQTL，并發現了兩個值得關注的模式。即大多數有Local pQTL（pQTL在蛋白質編碼DNA序列附近，≤10Mb）的蛋白質，蛋白水平與mRNA密切相關，符合轉錄規則。而具有Distant pQTL（pQTL遠離蛋白質編碼DNA序列，>10Mb）的蛋白質，蛋白水平似乎與對應的mRNA無關，可能是通過轉錄后調控蛋白表達，見圖2。
圖2 QTL分布與調節模式圖
進一步，研究人員通過實例證實Local pQTL直接調節蛋白DHTKD1表達水平，而Distant pQTL對TMEM68蛋白水平的轉錄后調節可能歸因于第二種蛋白NNT，見圖3。
圖3 Local pQTL和Distant pQTL調控蛋白水平實例
小鼠群體自然遺傳的多樣性結合快速發展的定量蛋白質譜技術，完成了全新規模的分析，解決了生物學和醫學上的一個顯著問題：遺傳變異如何造成蛋白水平的影響，揭開了先前未知的基因、轉錄和蛋白之間的關系。通過結合定量蛋白組和轉錄組可以來推斷特定的遺傳變異對蛋白水平的影響，該研究結果對于后期進一步的探索性研究有著重要意義。
根據文章提供的研究數據，蛋白表達受遺傳變異等多方調控影響，RNA水平和蛋白水平并不完全對等。因此，當課題研究涉及生物功能、蛋白調變等，更建議優先檢測蛋白水平表達差異，而非基因水平和轉錄水平。針對蛋白組學研究，華盈生物提供蛋白質譜和蛋白芯片兩大技術平臺，不僅可以應用于復雜蛋白譜的篩選，還適用于經典蛋白的定量檢測，滿足科研人員不同的研究目的，為行走在科研路上的客戶增添動力！
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