慢性淋巴細胞白血?。–LL）具有遺傳和臨床異質性，CLL的遺傳和表觀遺傳變化、克隆擴增及進化的關系非常復雜。最近，包括基因組學、表觀基因組學、轉錄組學和大量患者的離體藥物反應表型在內的綜合組學分析提供了對CLL生物學的見解。盡管如此，由于缺少蛋白質表達的數據，生物學分子層面與腫瘤表型的關系仍然部分未知。 蘇黎世大學附屬醫院腫瘤和血液科Thorsten Zenz教授、蘇黎世聯邦理工學院分子系統生物學研究所生物學系Ruedi Aebersold教授、歐洲分子生物學實驗室Wolfgang Huber博士三大團隊在血液病頂刊Blood(IF 22.1)上共同研究發表了“The Protein Landscape of Chronic Lymphocytic Leukemia (CLL)”，基于基因組、轉錄組和DIA蛋白組，結合臨床數據和藥物體外反應實驗，全面展現了慢性淋巴細胞白血病的蛋白組學特征。 【研究材料】 117例CLL病人血液單核細胞 【技術方法】 基因組、轉錄組、DIA蛋白組 【技術路線圖】 1. 蛋白層面和轉錄層面表達相關性低 通過計算皮爾遜相關性系數，分析了每個基因在RNA水平和蛋白水平上的表達量的關系，結果發現轉錄組和蛋白組之間差別非常大，相關性系數中位數僅為0.18，表明蛋白質組豐度譜包含其他組學無法說明的獨立信息。 2. 12三體和IGHV是決定蛋白表達的主要因素 為了獲得CLL中蛋白質組變化的總體概況，首先進行了主成分（PCA）分析。PC1和PC2解釋了蛋白質表達總方差的9.16%和7.61%，與12號染色體三體密切相關，而PC3與IGHV狀態相關（圖2C）。與PC1相關的蛋白質在PI3K-AKT-MTOR和MTORC1信號中富集?；诘鞍踪|表達的無監督聚類顯示，患者樣本根據是否存在12三體和IGHV突變狀態進行分類（圖2D）。這表明12三體和IGHV突變狀態是CLL中蛋白質表達變異的主要決定因素。 接下來描述了遺傳疾病驅動因素對CLL蛋白表達的影響，結果發現12三體、IGHV突變狀態、SF3B1 突變、19三體、del（17）（p13）、del（11）（q22.3）、DDX3X 突變和MED12 突變與可變蛋白表達相關（圖2E）。 圖1 CLL中蛋白表達情況 3. 12三體 CLL和IGHV突變特征分析 在12三體的CLL樣本中，鑒定到1055個差異蛋白，其中有115個蛋白由12號染色體編碼（圖3A）。使用癌癥標志基因集進行通路富集分析顯示12號染色體編碼的上調表達的蛋白質在PI3K-AKT-MTOR信號通路顯著富集（圖3B），而其余上調蛋白富集于B細胞受體信號通路。根據差異分析和通路富集分析，找到6個關鍵的蛋白STAT2, PTPN11, SMAD2, PYCARD, CD72和BCL10。 IGHV突變CLL中，共找到542個差異蛋白，根據前人研究和基因特征，識別到CASP3、ZAP70、STAT2、BANK1四個關鍵蛋白。 圖2 12三體和IGHV突變CLL蛋白表達情況 4. PI3K-AKT-MTOR途徑在非緩沖蛋白中富集 對于12三體和19三體，RNA和蛋白存在基因劑量效應（圖4B-C）。將蛋白和轉錄本分成四個部分：buffered（RNA上調，蛋白不變）、non-buffered（RNA上調，蛋白上調）、enhanced（蛋白不變，RNA上調），及undetermined（均不變或相反），并進行GSEA富集分析。non-buffered 蛋白在PI3K-AKT-MTOR信號通路富集（圖4E），表明該途徑可能在腫瘤發生過程中參與調節12三體細胞的適應性。12號染色體編碼的蛋白質是穩定蛋白質復合物的一部分，與其他蛋白質相比，其緩沖水平更高（圖4F）。這表明蛋白質復合物的形成可能有助于維持CLL細胞中蛋白質水平的化學計量平衡。 圖3 蛋白質豐度緩沖及復合物分析 5. STAT2在對MEK抑制劑的反應中發揮作用 接下來，通過體外藥物反應譜檢測了蛋白質表達作為抗癌藥物反應預測因子的作用。63種藥物中有28種藥物，引起的蛋白質表達和藥物反應之間存在顯著的關系（圖5B）。對于考比替尼，最顯著的相關性蛋白之一是STAT2（圖5C）。STAT2表達能增加基因組學對MEK/ERK抑制劑反應的解釋力（圖5E）。STAT2調節多種信號通路，包括干擾素信號、JAK-STAT和Ras/MEK，研究數據表明STAT2在對MEK抑制劑的反應中發揮作用。 圖4 藥物響應和蛋白表達分析 6. IGHV和12三體通過STAT2共同影響干擾素信號 為了進一步了解與STAT2表達相關的因素，使用L1正則化的多元線性回歸進行分析。分析發現，STAT2蛋白表達是由12三體和IGHV突變狀態決定的（圖6A-C）,同時與干擾素途徑激活相關（圖6D）。較高的STAT2蛋白水平與干擾素靶基因表達增加相關，包括OAS2和IFI44（圖6E）。而OAS2和IFI44的RNA表達在12三體U-CLL患者樣本中最高（圖6F）。又在五種不同的CLL/B-NHL細胞系的野生型和STAT2敲除細胞中測定了干擾素靶基因表達（STAT2、OAS1、OAS2），STAT2基因敲除導致未受刺激狀態下干擾素靶基因表達減少，干擾素α刺激后誘導受損。結果表明STAT2水平依賴于12三體和IGHV突變狀態，并介導CLL對趨化因子和細胞因子的反應。 小結
研究內容
圖5 STAT2影響因素分析
本研究使用質譜對117例患者樣本中的蛋白質豐度進行了量化，涵蓋了疾病的遺傳和臨床異質性等因素。研究數據支持一個新的模型，即高STAT2水平使細胞更容易接受趨化因子和細胞因子。CLL全面的蛋白質譜圖的解析以及新的發現，為后續深入研究提供了寶貴資源。
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Blood (IF 22.1) | 血液病頂刊！組學領軍大牛Ruedi利用DIA蛋白組繪制慢性淋巴細胞白血病圖譜
作者：上海中科新生命生物科技有限公司 2021-12-25T18:12 (訪問量:4378)
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