iTRAQ/TMT定量蛋白质组学

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蛋白质基因组学联系乳腺癌体细胞突变与信号通路

Proteogenomics connects somatic mutations to signalling in breast cancer

期刊:Nature
影响因子:38
发表单位:麻省、哈佛、剑桥
发表年份:2016年10月

一、研究背景

乳腺癌中已经鉴定出大量特征性体细胞突变,但这些基因的改变对蛋白质组学的影响仍知之甚少。本研究对105例乳腺癌进行基于质谱的蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学定量分析,获得了77例样本的高质量数据。关联分析为肿瘤体细胞基因组突变包括染色体缺失提供了见解,缩小了大片段缺失和扩增区域内候选驱动基因的范围,并鉴定治疗性靶标。

二、方法流程

取材

PAM50分型的105例乳腺癌样本,其中基底样型25例,管腔上皮A型29例,管腔上皮B型33型,HER2过表达型18型,3例正常样本。

质谱技术

iTRAQ定量蛋白质组学
iTRAQ修饰蛋白质组学(磷酸化)

生信分析

蛋白质变异检测
蛋白质定量分析
蛋白质组和磷酸化蛋白质组肿瘤分子分型
差异蛋白功能富集
与外显子、转录组学关联分析

三、研究结果

1 PAM50分型的105例乳腺癌样本(其中基底样型25例,管腔上皮A型29例,管腔上皮B型33型,HER2过表达型18型),3例正常样本,共鉴定到15,369个蛋白(12,405个基因)和62,679个磷酸化位点,其中28例乳腺癌样本由于蛋白质降解,被过滤掉,最终参与后续分析的是12,553个蛋白(10,062个基因)和33,239个磷酸化位点。

2 蛋白质组检测的突变与外显子和转录组结果不完全匹配,蛋白质组虽然覆盖度不高(Figure 1a),但是也能验证转录组中低丰度突变(Figure 1b),并且蛋白质组定量准确 (Figure 1c)。(图1)

3 对7,776基因进行CNA和mRNA,CNA和蛋白质相关性分析,结果表明CNA的在蛋白质水平的顺式作用更多集中在5q,10p,12,16q,17q和22q(Figure 2a)。其中,64%的CNA和mRNA64%显著正相关(反式作用),31%的CNA和蛋白质显著正相关(Figure 2b)。502个不同的CNA基因中,鉴定到10个基因受CNA获得和缺失的影响,是CNA顺式作用的候选调控蛋白(Figure 2c)。(图2)

4 转录组和蛋白组能重现PAM50对乳腺癌的亚型分型结果(Figure 3a)。蛋白质组、磷酸化蛋白质组进行的基底样、管腔上皮和基质富集的分型结果与PAM50不一致(Figure 3b),代谢通路富集结果差异显著(Figure 3c)。磷酸化分型结果中产生了一个新亚型,蛋白质组和PAM50分型均无富集(Figure 3d)。(图3)

5 ERBB2位点显示出磷酸化水平增高与基因扩增引起的RNA和蛋白质的过表达的强作用(Figure 4a)。11q上的乳腺癌驱动激酶PAK1与CLNS1A, RFS1,GAB2一起过度磷酸化(Figure 4b)。PAK1和TLK2特异性集中在基地样型(Figure 4c),每种不同的乳腺癌亚型包含特异性异常激酶(Figure 4d)。(图4)

图1

图3

图2

图4

四、研究结论

本文在TCGA乳腺癌样本外显子和转录组测序的基础上,对PAM50各亚型进行蛋白质和磷酸化修蛋白质定量分析,将外显子、转录组、蛋白质组和修饰蛋白质组数据进行联合分析,将乳腺癌体细胞突变与信号通路联系起来,本研究对乳腺癌的调控机理和治疗靶标研究提供了强大的理论基础。