多组学联合分析——简单粗暴的发高分文章

随着高通量测序技术的不断发展与完善，单组学研究也日趋成熟与完善，而整合多组学数据研究疾病靶点的工作方兴未艾。

多层组学整合分析是指对来自不同组学，如基因组学、转录组学、蛋白组学和代谢组学，的数据源进行归一化处理、比较分析应用到同一课题中。

基因组学 (Genomics)：利用高通量测序获取样本中所有功能基因的序列和表达量信息。

转录组学 (Transcriptomics)：利用高通量测序全面快速地获取某一物种特定器官或组织在某一状态下几乎所有转录本。转录组测序可以检测到所有正在表达的基因的变化动态。

蛋白组学 (Proteomics)：利用HPLC-MSMS技术获取某一时刻样本内所有表达蛋白。蛋白组学是基因表达调控机理研究的一个重要工具。

代谢组学 (Metabolomics)：利用液质联用/气质联用技术研究在某一时刻样本内所有代谢物。代谢组学放大了基因和蛋白表达的微小变化, 反映了机体系统的生理和病理状态。

一句话概括：

基因组学告诉你可能发生什么（what possibly  happen），

转录组学告诉你正在发生什么（what probably  happen），

蛋白组学告诉你已经发生什么（what actually happen），

而代谢组学则告诉你什么确实发生了（what happened）

下面通过蛋白组学和代谢组学整合分析文献，来了解如何进行多组学研究

文章题目：The influence of hypoxia and IFN-g on the proteome and metabolomeof therapeutic mesenchymal stem cells（蛋白组学和代谢组学整合分析，揭示低氧和炎症环境导致的蛋白组和代谢组变化）

杂志：Biomaterials

影响因子:8.402

发表时间：15 March 2018

摘要

在过去的15年中，间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)被认为具有抑制炎症和促进组织修复的能力。不管这些细胞在给药前是否已被激活，它们的表型都会对所治疗的病理生理环境中的环境信号做出反应。由于缺氧和炎症在急性损伤和慢性疾病的环境中同时存在，我们试图探索当细胞暴露于48小时的1%氧气、IFN-γ或两者共同作用时，MSCs的蛋白质组和代谢组是如何变化的。我们特别关注细胞代谢、免疫调节、细胞外基质的分泌和修饰以及生存能力的变化。IFN-γ促进抗致病蛋白的表达，诱导MSCs在促进自身生存的同时抑制炎症和纤维化。缺氧反而导致细胞对低氧的适应，包括上调参与厌氧代谢、自噬、血管生成和细胞迁移的蛋白质。虽然双重启动效应产生了叠加效应，但我们也发现了许多协同效应的例子。这些数据为MSCs在给病人注射后的表现提供了深入的了解，并提示在给病人注射前致敏细胞如何提高其治疗能力。

材料方法

细胞处理和分组：MSCs细胞分别暴露在对照，IFN- γ，hypoxia（低氧），IFN-γ+ hypoxia（Dual）条件下48 h.

实验方法：(1) 提取细胞总蛋白，利用LC-MS /MS进行蛋白组学分析； (2) 利用GC-MS对细胞进行代谢组学分析。

结果

共检测到3465个蛋白，2435个蛋白有一种以上的肽鉴定，31蛋白在三种处理中共同差异表达。代谢组学分析发现44个细胞代谢物具有很强的信号。IFN-γ的激活导致丙氨酸的水平比缺氧的启动高。牛磺酸和亚牛磺酸对丙氨酸显示了相似的趋势。IFN-γ和Dual相比，犬尿氨酸和酪氨酸的相对丰度没有显著差异。根据以上结果，作者进一步分析代谢组合蛋白组与四种生物环境（新陈代谢，免疫调节，细胞外基质(ECM)，细胞存活）的相关性。

图1数据概述。A)与对照MSCs相比，显示显著差异表达的蛋白的总数以及刺激条件之间的交集。 B)不同刺激条件下都差异表达的31种蛋白的蛋白互作网络图。

图2双IFN-g/缺氧刺激对A)糖酵解，B)中性氨基酸降解，C) TCA循环，D)脂肪降解，E)电子传递链的影响。注，缺氧启动细胞的趋势是相似的，然而，与IFN-γ共同暴露加强了HKII、ACO1和ACSL5的上调，在面板a、C和D中分别用黑星表示。除了上调这些蛋白外，IFN-γ对上述途径的影响并不显著。