科學(xué)家通過(guò)對(duì)小鼠大規(guī)模的蛋白組研究，獲得了關(guān)于脂肪和能量代謝障礙的分子背景的新知識(shí)。蛋白組指的是全套蛋白質(zhì)，在這個(gè)例子里是來(lái)自于小鼠肝臟的蛋白。一個(gè)由蘇黎世ETH聯(lián)邦理工大學(xué)教授Ruedi Aebersold領(lǐng)導(dǎo)的蛋白組研究小組和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院EPFL 教授Johan Auwerx領(lǐng)導(dǎo)的專門研究線粒體生理學(xué)和肝臟疾病的小組一起在這個(gè)突破性的項(xiàng)目里工作。這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在Science雜志6月10日的最新版本上。
這項(xiàng)研究的主要作者Evan Williams說(shuō)：“就像人類一樣，小鼠也有個(gè)體差異。例如在膽固醇代謝或易代謝疾病如脂肪肝中。有些差異可以用基因解釋，但并不是全部的。”
1、最新的技術(shù)
科學(xué)家們從一大群小鼠體內(nèi)收集了大量的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)，以幫助他們解釋額外的代謝差異。他們用質(zhì)譜法測(cè)量技術(shù)，稱為SWATH-MS。這是由蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)Aebersold研究小組發(fā)展起來(lái)的。它允許研究人員測(cè)量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的一個(gè)廣泛的肝臟蛋白濃度。
Aebersold'研究小組的博士后，文章的共同作者Yibo Wu解釋：“檢測(cè)全套蛋白比全基因組測(cè)序要復(fù)雜得多。運(yùn)用SWATH-MS技術(shù)，讓檢測(cè)數(shù)百個(gè)樣本的幾千個(gè)不同的蛋白質(zhì)成為可能。”在這種情況下，研究人員檢測(cè)了組織樣本的2600個(gè)不同蛋白質(zhì)。為了進(jìn)行這些蛋白質(zhì)組的測(cè)量，需要一個(gè)廣泛的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，Wu已經(jīng)在近年來(lái)建立這樣一個(gè)小鼠蛋白的數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)揮了領(lǐng)先的作用。
2、蛋白組補(bǔ)充基因組
研究對(duì)象有可以追溯到兩個(gè)共同祖先的40個(gè)小鼠的品系組成，因此它們彼此密切相關(guān)。相同組的小鼠，每組都由40個(gè)品系的代表組成，分別飼喂高脂飲食，人類中的垃圾食品或健康的低脂肪飲食。經(jīng)過(guò)數(shù)周，科學(xué)家獲得傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)（生理）小鼠的數(shù)據(jù)，測(cè)試除此以外它們的表現(xiàn)以及它們能夠多快地從身體活動(dòng)減輕它們的體重。有一些動(dòng)物出現(xiàn)代謝失調(diào)性疾病，比如脂肪肝，而另一些則沒有。
作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究人員將生理數(shù)據(jù)和基因組（DNA），轉(zhuǎn)錄（RNA）和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)。從這個(gè)結(jié)合的數(shù)據(jù)他們能夠?qū)⒃诜逝趾湍芰看x中的一些特殊蛋白的作用表征得更精確。其中之一就是COX7A2L。在小鼠中這個(gè)蛋白是負(fù)責(zé)線粒體的超級(jí)復(fù)合體的形成的。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些超級(jí)復(fù)合體有超過(guò)100種不同的蛋白質(zhì)構(gòu)成，負(fù)責(zé)在適當(dāng)形式提供細(xì)胞所需的能量。太小的COX7A2L的小鼠不能提供足夠的能量，從而影響整個(gè)機(jī)體。
3、在個(gè)性化醫(yī)療中的應(yīng)用
這項(xiàng)研究是至今在哺乳動(dòng)物中運(yùn)用SWATH-MS做的最全面的蛋白組研究。該技術(shù)由蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的科學(xué)家研制的并準(zhǔn)備在人類中使用：Aebersold團(tuán)隊(duì)中的研究人員已經(jīng)生成了相應(yīng)人類數(shù)千蛋白的數(shù)據(jù)。Aebersold教授說(shuō)：“就像在這項(xiàng)研究中的小鼠品系，每個(gè)患病病人的在遺傳基因上是不同的。我們用在小鼠中的方法現(xiàn)在可以應(yīng)用于一對(duì)一的人類疾病的研究中，特別是開發(fā)個(gè)性化的藥物。”