TMT/SILAC/DDA蛋白质组学技术推动COVID-19机制和治疗研究在线调查

从2019年底开始，由SARS-CoV-2引起的COVID-19具有高度传染性。这种疾病已发展成全球性的大流行病。了解SARS-CoV-2的发病机制和开发治疗SARS-CoV-2感染的药物是研究的重点。

以下是三个案例研究。

病例1:蛋白质组学促进了COVID-19发病机制的研究^（1）

早期发现和有效治疗重症COVID-19患者仍然是一项重大挑战。本研究采用TMTpro (16plex)标记技术结合液质级联检测和非靶向代谢组学对重症、轻症、疑似和健康人群进行采样分析。共鉴定和定量了894种蛋白质和941种代谢物。

新冠肺炎患者血清蛋白质组学和代谢组学特征et al。， ２０２０）

对一组血清蛋白和代谢物的分析说明了蛋白质和代谢物在确定哪些COVID-19患者可能发展为严重疾病方面的潜力。这些数据提供了SARS-CoV-2感染引起的血液分子变化的全景视图，为抗击COVID-19的传播提供了有用的诊断和治疗线索。

病例2基于dia的COVID-19患者鼻咽拭子蛋白质组学分析^（2）

DDA方法的一个主要缺点是缺乏跨样品的可重复性测量，主要是由于MS/MS分析过程中前体离子采样的随机性。相比之下，DIA方法可确保所有前体离子在任何预定的分离窗口内破碎，从而显著提高蛋白质组学测量的可重复性。

本研究的作者设计了一个支持PASEF模式与DIA耦合的质谱研究。通过注射培养Jurkat细胞的肽消化液，评估PASEF模式下DDA和DIA的性能，并对PASEF-DDA数据进行分析。在3个DDA重复实验中，共鉴定出4747个蛋白，其中重复检测出2721个蛋白(57%)。相比之下，在三个DIA实验中，每个实验都鉴定出相同的4490(94%)蛋白。

PASEF-DDA和diaPASEF实验三次重复的蛋白质组数量柱状图(Mun et al.， 2021)

在diaPASEF模式下，以25 m/z的隔离窗口，注射相同数量的肽(即1 μg)，对单个SARS-CoV-2阳性和阴性NP拭子样本进行蛋白质组无偏测量。共检测到79703个肽段，对应5023个蛋白质组，平均每个样品检测到3387个蛋白质组。

定量分析使用diaPASEF (Mun et al.， 2021)

该研究表明，使用diaPASEF方法对临床样本进行全面的蛋白质组学分析可以帮助破译宿主对SARS-CoV-2感染的反应。本文提供的数据揭示了SARS-CoV-2阳性受试者中几个生物过程的激活，包括先天免疫反应(IFN信号通路)以及病毒复制(细胞分裂和ER/高尔基转运)。

病例3蛋白质组学参与SARS-CoV-2感染的治疗选择^（3）

为了确定与病毒致病性和潜在药物靶点相关的途径，本研究通过无偏倚的蛋白质组学方法对感染细胞进行了分子分析。本研究使用SARS-CoV-2单感染Caco-2细胞培养2-24小时，通过稳定同位素标记(SILAC)和串联质量标记(TMT)两种标记方法耦合分析蛋白质差异。

翻译组和蛋白质组测量的实验方案(Bojkovaet al。， ２０２０）

SARS CoV-2病毒首先与Caco-2细胞孵育一段时间。样品采集前2小时，将培养基改为重新标记的SILAC培养基，标记新合成的蛋白质。将部分SILAC标记的蛋白酶切成多肽，用TMT11plex试剂标记，并用高ph反相分级。最后，借助Easy nLC 1200-Q Exactive HF高分辨率质谱分析平台进行高通量蛋白质组学分析，表征宿主和病毒基因表达变化。

本研究通过对宿主细胞感染SARS-CoV-2的定量蛋白质组学分析，确定了SARS-CoV-19感染调控的宿主细胞通路，揭示了药物抑制病毒在人细胞内复制的相关靶点通路。

资源

1. 沈斌，易晓明，等。(2020)。COVID-19患者血清的蛋白质组学和代谢组学特征。细胞，182(1)，59-72。
2. Mun, D. G.， Vanderboom, P. M.等(2021)。基于dia的COVID-19患者鼻咽拭子蛋白质组分析蛋白质组学研究，20(8)，4165-4175。
3. Bojkova, D.， Klann, K.等(2020)。SARS-CoV-2感染宿主细胞蛋白质组学揭示潜在治疗靶点