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                1. 蛋白質組學

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                  「青蓮百奧聚焦」宏蛋白質組學揭示人結腸癌腸道微生物組的功能

                  2021-06-05 00:00:00

                  結腸癌(CRC)是臨床診斷中常見的三種癌癥之一,也是全球第四大致命癌癥。CRC的發病機制十分復雜,人類腸道微生物菌群的變化在結腸癌發病機制中發揮了重要作用,2020年3月24日,上海復旦大學喬亮課題組在npj Biofilms and Microbiomes期刊上發表了題為Metaproteomics characterizes human gut microbiome function in colorectal cancer的研究論文。該研究通過宏蛋白質組學的方法對不同組別人群的腸道微生物菌群差異進行表征,為疾病未來的臨床診斷以及發病機制的研究提供了參考。


                  技術路線



                  結果速遞




                  1.CRC患者和健康人群腸道微生物組的蛋白質組學

                  該研究鑒定和定量了30062個蛋白質和91902個肽段,對應195屬。從CRC患者組鑒定出18368±6941(平均值±標準差)個獨特肽和7761±2663(平均值±標準差)蛋白,CRC患者與健康人群間發現314個差異蛋白,其中124種在CRC患者中豐度更高。FC值和最小的10種蛋白分別來自Odoribacter, Eubacterium, Prevotella和Clostridiales等腸道微生物。通過功能分析發現這些蛋白與蛋白折疊,跨膜運輸,天冬酰胺代謝,RNA結合或脂多糖合成有關。同時證明了這20種腸道微生物蛋白可作為CRC診斷的潛在候選生物標志物。





                  2. CRC患者與健康人群的腸道菌群分類豐度比較

                  研究人員系統的比較了不同層級的菌群豐度。發現在目和科的層面,CRC患者中Desulfobacterales, Methanobacteriaceae和Sporolactobacillaceae顯示出比健康人群更高的豐度,健康人群中Sutterellaceae科更為豐富。在屬水平上,健康人群中Epulopiscium和Gordonibacter豐度更高。在種水平上,發現CRC組中B. fragilis 和eptostreptococcus anaerobius豐度更高。





                  3.微生物組的功能特征

                  該研究進一步使用eggNOG28對屬于341個差異蛋白進行COG功能注釋。結果表明健康組蛋白相對豐度普遍高于CRC組,其中患者組中與DNA復制,重組和修復有關的腸道微生物蛋白(L類)比健康組多。CRC患者腸道菌群中與DNA修復和SOS反應相關的核酸外切酶UvrABC ATPase亞基和ATP依賴的DNA解旋酶RecQ豐度更高。




                  4.CRC患者腸道鐵蛋白與鐵攝入量/運輸和氧化應激

                  通過GO注釋,發現341種差異蛋白中有27種與鐵的吸收和轉運有關,有42個與氧化應激有關。來自Prevotellasp和 Bacteroides的TonB依賴性受體在CRC患者中豐度更高,有助于調節體腔鐵濃度;來自 Anaerobutyricum hallii 的Rubrerythrin蛋白質在疾病組中豐度較高。此外,黃素氧化還原酶/ NADH氧化酶在CRC患者體內豐度較正常組低;與健康人群相比,CRC患者中細菌類的超氧化物歧化酶含量更高。





                  結論


                  本文利用宏蛋白組學發現腸道微生物組在CRC發病過程中可能具有不同的分類學豐富度和功能,鑒定了341種差異表達蛋白以及相關的功能作用機理,與并挖掘了20種潛在生物標志物,為臨床診斷提供依據。






                  文章標題:Metaproteomics characterizes human gut microbiome function in colorectal cancer

                  發表期刊:npj Biofilms and Microbiomes

                  影響因子:IF=7.067


                  實驗材料:14名健康人群糞便樣本+14名CRC患者糞便樣本

                  主要方法:DIA定量








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