报道题目：ASystematicProteinTurnoverMapforDecodingProteinDegradation（用于解码蛋白质降解的系统性蛋白周转图）发表时间：年11月10日期刊：CellReports影响因子：8.作者及单位：哈佛大学的研究者们主要结论：构建了一个蛋白周转分析平台T-MAP，可更系统全面的解释蛋白降解问题。此手段还可被广泛应用于针对其他细胞过程的研究中，包括哺乳动物研究。关键词：酿酒酵母；泛素连接酶；甾醇、鞘脂生物合成；空泡结构细胞能够维持其存活和功能的一个重要决定因素即特定蛋白的丰度和组成变化。蛋白质的寿命是有限的，尽管有些蛋白质，如肌动蛋白等比较稳定，半衰期可超过50天，但是大多数的蛋白质的半衰期是以分钟来计算的，这也意味着在某些特定情况或时间点，蛋白质会由于限制性的蛋白质水解、共价修饰或者导致活性下降的非酶促反应等因素而发生衰老。其中，由庞大的蛋白修饰网络、分类和降解机制所控制的蛋白降解途径是控制其丰度变化的核心步骤。有研究报道，蛋白主要通过蛋白酶体或者溶酶体途径进行降解，而修饰基团泛素通过E1-E2-E3的系列反应在两种途径中都发挥了重要作用。但是，蛋白质降解仍有许多谜团，例如每种蛋白质各自特定的降解途径，修饰特定蛋白质的泛素连接酶的特性，以及如何整合蛋白质降解途径来调节细胞功能。随着高分辨质谱技术的发展，宏观层面的整体蛋白周转研究已经成为现实，几种不同的酵母中都已有过相关研究。近日，来自哈佛大学的研究者们在国际著名学术期刊CellReports上发表了重要研究，将酿酒酵母的系统性基因缺失（约基因）与蛋白周转的定量信息结合起来构建了分析平台T-MAP，更系统全面地解释了其蛋白降解问题。由此产生的蛋白周转图T-MAP揭示了几乎所有E2和E3泛素连接酶的候选底物。除此之外，作者挖掘出在甾醇生物合成和鞘脂生物合成的调控节点中内质网相关的降解途径（ERAD）的新底物。更为重要的是，由于酵母中存在与哺乳动物细胞溶酶体类似的‘空泡‘结构，使得这种T-MAP手段可以被广泛应用于其他细胞过程，以及哺乳动物的研究中。1、酿酒酵母蛋白周转图T-MAP构建作者首先对约含有个蛋白降解相关基因突变的酿酒酵母（样本策略）进行稳定同位素标记，60分钟后（基于前期研究选择的理想监测点）再进行基于高分辨质谱的蛋白定量检测（质谱策略）来构建宏观的蛋白周转图T-MAP。共包含了46万个蛋白丰度信息以及超过4,个蛋白周转监测信息。一直以来，人们对于mRNA信息是否能够准确预测蛋白组层面改变存在诸多疑问和质疑。通过对其中部分样本的转录层面研究，作者发现那些长生存期/低降解率的蛋白周转和丰度变化可以通过转录调控预测，而那些高降解率的蛋白则不然。通过进一步生信分析，作者发现拥有低/中生存期的蛋白主要为转录因子、膜蛋白和空泡蛋白等，似乎反映了它们在维持细胞稳态中的重要作用（图1）。图1酿酒酵母蛋白周转图T-MAP构建2、蛋白酶体降解与空泡降解途径的区分和协调为了更好的解释到底有哪些蛋白分别参与了蛋白酶体或者空泡降解途径，作者分别构建RPN4（控制大多数蛋白酶体亚基的转录因子）突变和PEP4（控制内源蛋白周转的主要的空泡水解酶）突变菌株，并检测到个和个受两者影响的低/中生存期蛋白。结果发现，蛋白酶体途径的控制主要影响了一些细胞周期相关蛋白、激酶、核糖体蛋白和泛素化相关蛋白等，而空泡降解途径的干扰主要影响了一些分泌相关蛋白。意想不到的是，两者之间还存在一定的协调性，例如，在PEP4突变细胞内所有蛋白酶体亚基的周转都变得更加迅速（图2）。图2蛋白酶体降解与空泡降解途径的区分和协调3、E2、E3底物探寻为了更全面的寻找E2结合酶和E3连接酶的靶蛋白，作者系统性的突变了整套非必须E2/E3酶，预期短生存期蛋白会因缺少E2/E3酶变得更加稳定。与设想一致的是，作者发现几乎所有短生存期和中生存期蛋白都会至少因为一种E3酶的缺失而趋向稳定。E2与E3的合作似乎非常松散，因为作者发现几乎任何E2与E3突变后的数据中都存在大量重叠，其中蛋白丰度最高的E2酶Ubc4与E3酶有最明显的重叠现象（图3）。图3E2、E3酶底物鉴定除以上结果外，T-MAP还可以作为挖掘特定蛋白降解通路具体生理功能的有力手段，例如内源性Hrp1的所有靶点在T-MAP中都参与到了甾醇代谢过程。同样是利用T-MAP，作者发现参与到磷脂（Tgl5和Plb3）和鞘脂（Tsc10,Orm2,Aur1,Sur1,Csg2,andIpt1）代谢相关蛋白都是短或中粗存活期蛋白。
小结与展望
本文通过将酿酒酵母的系统性基因缺失（约基因）与蛋白周转的定量信息结合起来构建了一个蛋白周转分析平台T-MAP，来更系统全面的解释蛋白降解问题。蛋白周转图T-MAP不仅揭示了几乎所有E2和E3泛素连接酶的候选底物及其共同性，还分别对蛋白酶体和空泡降解途径进行了观测。除此之外，作者挖掘出在甾醇生物合成和鞘脂生物合成的调控节点中内质网相关的降解途径（ERAD）的新底物及其周转特色。更为重要的是，这种T-MAP手段可以在未来被广泛应用于其他细胞过程的研究中，包括哺乳动物研究。往期推荐
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参考文献：RomainChristianoetal.,.ASystematicProteinTurnoverMapforDecodingProteinDegradation.CellReports.本文由景杰学术团队报道，欢迎转发到朋友圈。如您需要搜索更多往期精彩内容，可点击