宏蛋白修饰组学

宏修饰组学服务简介

       病原体采用多种机制来干扰宿主翻译后修饰，影响其感染的关键功能。翻译后修饰（PTM）对调节蛋白质活性极其重要。宏修饰蛋白组在宿主-微生物相互作用中的潜在功能仍然不清楚。目前只有少量对宏蛋白PTM进行组学的研究，探索微生物的宏修饰蛋白组学有助于了解肠道菌群与宿主反应系统之间的关系，精准破译复杂微生物组的蛋白表达谱、修饰谱，了解肠道微生物组与多种疾病存在因果关系，有助于进一步建立疾病模型、发现药物靶标。通过宏修饰蛋白组学还可以研究极端环境下的微生物类型及功能，对环境科学的研究及转化应用也有重大的意义。

       景杰生物率先推出基于质谱的宏修饰蛋白质组学，覆盖乙酰化、二羟基异丁酰化等十余种翻译后修饰类型，能够系统、深入地解析微生物组的蛋白质翻译后修饰全景，前瞻性地帮助破译“菌群-宿主-环境”之间复杂的互作机制。

技术原理

仪器设备

Thermo Scientific Orbitrap Astral 

Bruker timsTOF Pro2/HT 

Thermo Scientific Orbitrap Exploris 480

Thermo Scientific HF-X

Thermo Scientific Orbitrap Fusion Lumos

Thermo Scientific Plus

Thermo Scientific Orbitrap Fusion

Thermo Scientific

技术优势

10+种不同修饰类型，独特宏酰化修饰组

复杂微生物组整体蛋白组+修饰谱分析

揭示菌群修饰分布和蛋白功能

挖掘菌群-宿主-环境内在机制和因果关系

宏组学（基因组、蛋白组、修饰组）整合分析

应用领域

       肠道菌群调控疾病机制研究

       微生物组分布及其功能研究

       环境微生物与生态适应性研究

应用案例

       01 肠道菌群调控疾病机制研究       炎症性肠病包括克罗恩病和溃疡性结肠炎，是一种受临床、免疫、分子、遗传和微生物水平上混杂影响的慢性复杂疾病，病因和发病机制至今尚未完全明确。一直以来肠道微生物被认为与炎性肠病发病密切相关，一些研究甚至发现菌群移植能够作为炎性肠病治疗干预的新方法。       通过宏蛋白质组学和宏修饰蛋白组学多组学技术结合，研究者对克罗恩病患者的肠道菌群进行分析，揭示了疾病状态下乙酰化修饰组的改变。乙酰化修饰在人体肠道菌群的重要代谢途径中广泛存在，特别是在厚壁菌门中产生短链脂肪酸途径，该蛋白翻译后（PTMs）在功能性微生物组的研究中意义重大。       02 人肠道微生物修饰蛋白组学图谱构建及相应微生物功能研究       赖氨酸酰化修饰是一类重要的翻译后修饰，存在于真核生物和原核生物中，并调节多种细胞功能。由于缺乏针对复杂微生物群落的有效分析和生物信息学方法，我们对微生物组赖氨酸酰化修饰的了解仍然有限。       通过蛋白宏修饰组学技术，研究人员系统地分析了人类肠道微生物组样本的多种赖氨酸酰化修饰，包括>60,000种乙酰化、近20,000种丙酰化以及琥珀酰化的肽段。赖氨酸酰化修饰在人类肠道菌群中广泛存在，并且可能相互交叉，特别是在糖酵解代谢途径和SCFA的产生中。大多数赖氨酸酰化肽段来自微生物群中的厚壁菌和拟杆菌，不同的赖氨酸酰化修饰水平在具有不同代谢能力的微生物物种中特异分布。宏修饰蛋白组学技术对微生物物种分布及功能研究价值显著。       03 环境微生物与生态适应性研究       蛋白质翻译后修饰在不同菌群的直系同源蛋白之间存在差异，且在微生物分类学和功能类别中分布不均。研究者通过宏基因组学和宏修饰组学的多组学相结合，深入了解热液喷口微生物群落中的PTMs（包括乙酰化、脱氨基、羟基化、甲基化、亚硝基化、磷酸化）。不同修饰类型在微生物分类和功能分类中呈不均匀分布，显示了修饰类型和特定功能之间的联系。表明深海中微生物的PTMs具有高度多样性和差异性，这对适应热液喷口的极端条件非常重要。宏修饰组学作为细菌适应环境研究的重要研究方法，探索深海微生物中的PTM图谱显得非常有意义。
参考文献

1. Xu Zhang, et al., 2020. Widespread protein lysine acetylation in gut microbiomeand its alterations in patients with Crohn’s disease. Nature Communications.

2. Xu Zhang, et al., 2021,Exploring the Microbiome-Wide Lysine Acetylation, Succinylation,and Propionylation in Human Gut Microbiota.Anal. Chem.

3. Weipeng Zhang, et al., 2016, Post-translational modifications are enriched within protein functional groups important to bacterial adaptation within a deep-sea hydrothermal vent environment. Microbiome.