蛋白质翻译后修饰受可变剪切影响的系统生物学研究

基因转录为mRNA前体之后，在特定分子机制的作用下，外显子以不同的方式进行组合，进而翻译成不同的蛋白质，这一调控方式称为mRNA的可变剪切。近期的研究表明，可变剪切异构体的表达具有疾病和癌症的特异性，并可作为诊断的分子标记。基于已有的研究基础，申请人认为mRNA可变剪切可能通过影响蛋白质翻译后修饰改变细胞的信号转导通路，从而在疾病和癌症的发生和发展的过程中发挥重要的作用。本项目中，申请人拟以蛋白质磷酸化和SUMO化修饰为研究典型，利用人类EST以及UniGene等数据库资源，预测疾病和癌症中特异性表达的mRNA可变剪切转录本，系统地预测潜在的、影响蛋白质翻译后修饰状态的异构体，并通过实验方法验证部分预测结果，构建影响蛋白质翻译后修饰的可变剪切转录本数据库。主要创新点在于首次系统地研究mRNA可变剪切调控蛋白质修饰的分子机制，对进一步发现诊断疾病和癌症的分子标记具有重要指导意义。

在此项目中，我们首先进行了蛋白质翻译后修饰实验数据的准备工作。通过文献检索的方式我们总共收集了3311个乙酰化底物的7151个位点信息，并以此构建了乙酰化数据库CPLA。我们还系统收集了来自70个物种的738个E1，2937个E2，46631个E3和6647个泛素解离酶，构建了蛋白质泛素化数据库UUCD。随后，采用一种新的“模体长度选择”(motif length selection, MLS)方法开发出新一代GPS预测算法，并利用此算法开发了磷酸化、棕榈酰化、酪氨酸硝基化、原核生物类泛素化等8款翻译后修饰位点预测工具。此外，我们利用高通量质谱技术验证了9719个人类肝脏的磷酸化位点，并使用iGPS工具构建了人类肝脏磷酸化调控网络，通过与已知的鼠肝数据进行同源比较，发现了磷酸化调控网络在位点和底物层面较不保守的现象。最后，我们针对人的蛋白质组系统研究了可变剪接对翻译后修饰位点的影响，并发现了如果修饰位点位于替代外显子上，则可以通过增加或减少外显子来调控翻译后修饰。在本项目支持下，研究团队在Molecular & Cellular Proteomics, Briefings in Bioinformatics，Nucleic Acids Research等国际期刊上发表SCI论文12篇，其中IF>7.0的4篇。