Cell Metab|解密人体血浆中蛋白质和代谢物的 “秘密联盟”

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2023年8月14日,美国贝斯以色列女执事医疗中心(BIDMC)的 Robert E. Gerszten 团队在 Cell Metabolism 发表了一篇解析蛋白质与代谢产物互动的新研究:Protein-metabolite association studies identify novel proteomic determinants of metabolite levels in human plasma Author links open overlay panel。该研究通过大规模整合蛋白质组学、代谢组学数据和遗传信息,揭示人类血浆中蛋白质和代谢物之间的因果关系。

 

 

研究的核心思想是通过探索蛋白质与代谢物之间的关联,深入了解这些分子之间的相互作用,以及它们在人体生理和疾病中的潜在作用。

 

 

研究团队收集了来自三个不同数据队列的信息,包括蛋白质组学和代谢组学数据。这些数据来自3626名个体,涵盖了广泛的人群。研究人员计算了每对蛋白质和代谢物之间的相关系数,以识别它们之间的显著关联。这些关联可以是已知的(例如甲状腺素结合球蛋白和甲状腺素),也可以是新的发现,从而提供了关于蛋白质与代谢物相互作用的见解。

 

整合人血浆蛋白质组、代谢组和基因组分析数据以发现通路


为了进一步探索蛋白质与代谢物之间的关系,研究人员进行了富集分析,以确定特定蛋白质与代谢物类别之间的显著关联。这有助于揭示潜在的生物学途径和相互作用。

 

人血浆中蛋白质-代谢物的相关性


为了确定蛋白质与代谢物之间的因果关系,研究团队采用了孟德尔随机化(MR)方法。他们利用与蛋白质水平相关的基因变异,来评估蛋白质水平的变化是否会导致代谢物水平的变化,从而建立特定蛋白质和代谢物之间的因果关系。

 

孟德尔随机化分析确定了人类中推定的蛋白质与代谢物的因果关系


为了验证在人类研究中观察到的蛋白质与代谢物关系,研究人员在小鼠模型中进行了实验验证,敲除特定蛋白质(CD36、APOE和ACY1)并进行代谢组学分析。

该研究也存在一些局限性。例如:

虽然孟德尔随机化分析对于建立因果关系很有价值,但它依赖于一些假设(包括工具的有效性和无多效基因的存在),在解释时需要仔细考虑这些假设。其次,在小鼠模型中的实验验证提供了支持性证据,但可能无法完全复制复杂的人体生理。

综合而言,这篇论文主要是通过跨学科的方法,从蛋白质组学、代谢组学和遗传学的角度,研究蛋白质与代谢物之间的关系,并深入探讨它们在人体生理和疾病中的潜在作用。该研究为循环蛋白质和代谢物之间的关系提供了新的见解,揭示了可能的因果关联。通过整合遗传信息和在小鼠模型中的实验证明,研究人员加强了研究结果,并为进一步研究人体代谢和疾病相关途径提供了全面的数据集。

 

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413123002711

 

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