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Nat Comm重大突破,首次报道肠道微生物菌群的宏乙酰化修饰组全景
PTMBio 2020-8-27 10:12
肠道菌群的稳态失调 已被报道与多种疾病相关,包括肥胖、糖尿病、克罗恩病(CD)、癌症和心血管疾病等。在过去几年里,宏组学方法(包括宏基因组学、宏转录体和宏蛋白质组学)已经被用于探究这些疾病患者的微生物组组成和功能的改变。然而,对调节蛋白质活性极其重要的 翻译后修饰 (PTMs),除了在单个微生物层面展开的相关研究外,针对肠道微生物菌群蛋白质修饰全景的研究却鲜有报道,使得PTMs对肠道微生物组的调控作用仍不清楚。 近日,加拿大渥太华大学的 Daniel Figeys 团队在国际著名期刊 Nature Communications 上发表最新研究成果。 研究人员使用肽免疫亲和富集策略结合质谱来表征微生物组中的蛋白质赖氨酸乙酰化 (Kac) ,成功从肠道微生物组样本中鉴定出35,200 个Kac肽段。这些肽段广泛分布在肠道微生物代谢途径,包括厌氧发酵产生短链脂肪酸。 将其应用到CD患者的微生物样本分析,确定了52个宿主和136个微生物蛋白Kac位点,它们在疾病条件下被显著改变。该研究提出了微生物乙酰化修饰组学的分析方法,对于推进功能性微生物组的研究来说是一项前瞻性开拓。 1. 肠道微生物宏蛋白组/乙酰化组学研究 研究人员选取了六位健康志愿者的新鲜粪便作为蛋白组学样本 (样本策略) ,对样本中的微生物进行了宏蛋白质组学和乙酰化组学的质谱分析 (质谱策略) ,具体的流程如下图1所示。宏蛋白质组学中鉴定出46,927个非Kac肽段和117个Kac肽段(171个Kac位点);乙酰化组学中鉴定出7387个非Kac肽段和35,200个Kac肽段(31,821个Kac位点,其中31,307个来自微生物,497个来自人类)。 图1 实验和生物信息学工作流程 2. 肠道微生物乙酰化修饰分类差异及代谢通路中的广泛存在 通过Unipept对鉴定出的Kac肽段进行生物多样性分析,发现有28,321条肽段(占80%)归属于细菌,24,785条肽段可在门水平上分类(Firmicutes 15170条,Bacteroidetes 7876条,其他门1739条)。进一步数据表明,菌群中厚壁菌门的蛋白乙酰化水平较高。随后的KEGG通路分析发现, 蛋白质乙酰化修饰广泛的参与这些重要的肠道微生物代谢途径 。 图2 人微生物组类群特异性乙酰化以及鉴定到的Kac蛋白功能表征 3. CD患者肠道微生物乙酰化组学变化 为了证明乙酰化组学/宏蛋白质组方法的适用性,研究人员从儿童CD患者收集肠MLI抽提物进行后续的宏蛋白组和乙酰化组质谱分析。分类特异性功能分析表明,CD中Kac丰度增加的蛋白主要来自拟杆菌,Kac丰度下调的蛋白主要来自涉及翻译和碳水化合物代谢的相关微生物蛋白。此外,研究人员还确定了CD中46个Kac丰度增加、6个Kac丰度降低的人源蛋白。相关结果揭示了乙酰化组在CD和对照组中的差异变化。 图3 差异显著的微生物Kac位点及CD微生物组样本中人类蛋白质Kac位点的丰度变化 综上所述,研究人员建立了一个微生物宏乙酰化修饰组学的分析方法,对肠道微生物菌群中的乙酰化修饰组全景进行系统表征。结果再次证实了, 乙酰化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 (SCFAs) 的途径中。 该方法成功应用到克罗恩病患者肠道菌群的乙酰化修饰组研究,揭示了疾病状态下乙酰化修饰组的改变,再度凸显出蛋白组学在生物医学领域的重要研究意义。微生物宏修饰蛋白组学,结合宏蛋白质组分析的方法,为功能性微生物组的研究打开了新的篇章。 参考文献: Xu Zhang, et al., 2020. Widespread protein lysine acetylation in gut microbiomeand its alterations in patients with Crohn’s disease. Nature Communications. 本文由 景杰学术 团队报道,欢迎转发到朋友圈。如有转载、投稿、等其他合作需求,请文章下方留言,或添加微信ptm-market咨询。
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ABBS: Flanking sequence determination and event-specific det
chshou 2015-1-13 08:51
Flanking sequence determination and event-specific detection of genetically modified wheat B73-6-1 Junyi Xu, Jijuan Cao, Dongmei Cao, Tongtong Zhao, Xin Huang, Piqiao Zhang and Fengxia Luan Acta Biochim Biophys Sin 2013, 45: 416–421; doi: 10.1093/abbs/gmt016 Food Inspection Center, Liaoning Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Dalian 116001, China In order to establish a specific identification method for genetically modified (GM) wheat, exogenous insert DNA and flanking sequence between exogenous fragment and recombinant chromosome of GM wheat B73-6-1 were successfully acquired by means of conventional polymerase chain reaction (PCR) and thermal asymmetric interlaced (TAIL)-PCR strategies. Newly acquired exogenous fragment covered the full-length sequence of transformed genes such as transformed plasmid and corresponding functional genes including marker uidA, herbicide-resistant bar, ubiquitin promoter, and high-molecular-weight gluten subunit. The flanking sequence between insert DNA revealed high similarity with Triticum turgidum A gene (GenBank: AY494981.1). A specific PCR detection method for GM wheat B73-6-1 was established on the basis of primers designed according to the flanking sequence. This specific PCR method was validated by GM wheat, GM corn, GM soybean, GM rice, and non-GM wheat. The specifically amplified target band was observed only in GM wheat B73-6-1. This method is of high specificity, high reproducibility, rapid identification, and excellent accuracy for the identification of GM wheat B73-6-1. 图例: 小麦B73-6-1基因组分析 全文: http://abbs.oxfordjournals.org/content/45/5/416.full 引用此文的文献: 1 Transgenic cereals: Current status and future prospects 2 Loop-Mediated Isothermal Amplification for the Event-Specific Detection of Wheat B73-6-1 3 Event-Specific Qualitative and Quantitative Detection in Transgenic Soybean OsDREB3 Based on the 5 ' Flanking Sequence
个人分类: 期刊新闻|1721 次阅读|0 个评论
细胞中的组合爆炸(combinatorial explosion)
热度 1 bigdataage 2012-12-19 20:25
细胞中的组合爆炸(combinatorial explosion) (第3次修改 , Final Version ) 从3个水平考虑细胞中的多样性: 1. DNA and mRNA 2. Protein and ncRNA 3. other molecules 除了DNA, RNA, Protein 序列的种数是个天文数字以外,DNA修饰、RNA修饰、稀有碱基的存在以及蛋白质的翻译后修饰使得这3种生物大分子在序列水平上的多样性就大的惊人,更不用说在结构上了。 非编码RNA已经被广泛发现,多数是起调控作用。 现在可以毫无疑问地下这样一个结论: DNA, RNA, Protein三者同样重要。 一、 DNA 假设一条DNA序列的长度是1000万bp (在生物体中这是很短的DNA): 种类数为4^10000000 (4的1000 0000 次方),等于16的500万次方,从而大于10的500万次方,真大! 假设DNA的修饰有5种(如一甲基化、二甲基化、三甲基化、乙酰化、泛素化等,实际远不只5种),假设平均每个DNA有10000个位点被修饰,这修饰模式的组合数为5的10000次方,等于25的5000次方,大于10的5000次方。 把这条DNA平均分成20000段,每一段可能被核小体占据也可能不被核小体占据,核小体占据的模式数为2的20000次方,等于16的5000次方,大于10的5000次方。 在核小体分布一定的情况下,每一个核小体自身还可以有很多种状态,即组蛋白修饰。 三者相乘,大的让你无法想象! 相对于第一种情况,第2、3种只是一个很小的数, 但第2、3种很重要。同种生物个体之间,DNA序列差别很小,主要有后二者来表现差异,调控基因表达的时空特异性。 二、RNA 同DNA,不过要把核小体的分布换位稀有碱基的分布。而且RNA 的 长短更不均一,从几十nt到几千nt都很有可能,都不是小概率事件。 三、蛋白质 Release 2014_05 of 14-May-14 of UniProtKB/Swiss-Prot contains 545388 sequence entries,comprising 193948795 amino acids abstracted from 228536 references. Number of fragments: 9096 而: 193948795/545388 = 355.6162 即在数据库 Swiss-Prot里面,蛋白质序列 的 平均长度为355, 考虑到有9096条序列是片段,而且有的 蛋白质序列 的信号序列已经被切除了,实际平均长度应该比355大一点。 假设平均每一条序列有50个氨基酸残基存在翻译后修饰(PTM), 又设修饰种类数为20(其实不止,请见 PTM Statistics Curator ), 氨基酸种类数为22。从而蛋白质的种类数应该大于: (355^22)*(50^20) 四、小分子和其它大分子 脂类、糖类、有机和无机小分子,种类更多。不过,若两个细胞的DNA, RNA (mRNA and ncRNA), Protein是一样的,应该可以认为这两个细胞没有区别了。 这涉及到细胞全同性( identical cells, cell identity)的定义,能否把DNA, RNA (mRNA and ncRNA), Protein都分别一样的2个细胞定义为 identical cells?  若可以,应当允许多大程度的差异? cell type 与cell identity的差异?   细胞中的各种分子都是相互关联的,以分子为节点,分子之间的相互作用为边,形成了一个复杂网络或图, 这个图应当是连通的。也就是细胞的自由度应当远远小于细胞中的分子种类数,所有的DNA, RNA (mRNA and ncRNA), Protein的种类数大于细胞的自由度么? 细胞的control nodes可以只是DNA, RNA (mRNA and ncRNA), Protein; 而不包含其它分子么? 若可以,那就可以用DNA, RNA (mRNA and ncRNA), Protein的活性、浓度和亚细胞定位(在细胞中的位置分布)来完全表示一个细胞了。 所以说,以下几个问题是等价的: 1. 细胞 的 完全表示问题? 2. 细胞的control nodes? 3. 细胞的最小自由度? (当然,没必要也没可能找到最小,小到一定程度就可以了!) 4. identical cells 或 cell identity 的定义,若定义恰当了,就可以考虑细胞的全同性原理(identity principle of cells),就像量子力学中的微观粒子的全同性原理(identity principle of microparticles)。
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使用phyloxml修饰系统发育树
Bearjazz 2011-12-16 11:19
使用 phyloxml 修饰系统发育树 熊荣川 中国科学院成都生物研究所 xiongrongchuan@126.com 系统发育树在许多生物学研究中具有重要的作用,在这些研究中,节点和分支和各种各样的生物学特征密切相关。我们常常需要把这些特征标注到系统发育树上,例如不同方法提供的节点支持率。现在很多交互式的编程语言提供了这种功能,如 phyloxml 。下面就如何使用 phyloxml 在系统发育树上标注节点多重支持率做一个简单介绍。 为了图文并貌,请下载pdf文件观看 使用phyloxml修饰系统发育树.pdf
个人分类: 我的研究|4673 次阅读|0 个评论
斗胆为陈筝博友新作“斜阳醉鱼”修画
热度 4 xucq45 2011-11-21 12:43
今晨,陈筝博友发表了一篇新作“斜阳醉鱼”。浏览的人很多 , 好评如潮。 其中沈晓雄老师点评到:画中好像夕阳的感觉少了一些。看到上述评语,我便产生了一个“为陈筝的水彩画修画”的想法,于是用李学宽老师推荐的“光影魔术手”软件试了一下,觉得还可以。所以,将它和陈筝的原作一并列出,请大家评价: 此次斗胆修画是多此一举,还是锦上添花? 斜阳醉鱼 东竹谦验 斜阳落水鳜鱼醉 闲鸭不惊信步量 微步凌波长长去 荻收柳藏楚天苍 (原作) (修画)
个人分类: 生活点滴|3514 次阅读|10 个评论
大环多胺的合成、修饰及配位性质
houdongxing 2009-7-31 16:58
肽键的N原子上的H能不能反应? 有没有人做过此类的反应? 希望前人们能给予知道喝启示. 大环多胺主要合成方法有哪些呢? 再此表示感谢! qq:369942529
个人分类: 未分类|2736 次阅读|1 个评论

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