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比较研究
.2012年3月；11（3）：M111.014050。
doi:10.1074/mcp。M111.014050。 Epub 2012年1月25日。

11种常见细胞系的比较蛋白质组学分析揭示了大多数蛋白质普遍但不同的表达

塔马尔·盖革 1, 安贾·韦纳, 克里斯托夫·沙布, 尤尔根·考克斯, 马蒂亚斯·曼
附属公司
比较研究

11种常见细胞系的比较蛋白质组学分析揭示了大多数蛋白质普遍但不同的表达

塔马尔·盖革等。 分子细胞蛋白质组学. 2012年3月.

摘要

对哺乳动物细胞系进行深入的蛋白质组学分析将产生生物学研究中最常用系统的构建块清单。基于质谱的蛋白质组学可以以全局和无偏见的方式识别和量化蛋白质，并可以突出这些系统之间改变的细胞过程。我们使用LTQ-Orbitrap系列质谱仪和“高场”Orbitrap质量分析仪分析了11个人类细胞系，提高了分辨率和测序速度。我们总共鉴定了11731个蛋白质，每个细胞系中平均有10361±120个蛋白质。这种非常高的蛋白质组覆盖率使我们能够分析广泛的过程和功能。尽管细胞系起源不同，但我们的定量结果显示，在表达蛋白方面惊人地相似。然而，蛋白质组的这种全球相似性并不意味着11个细胞系中单个蛋白质的表达水平相等，因为我们发现其中大约三分之二的细胞系的表达水平存在显著差异。低丰度和高丰度蛋白质的细胞表达水平的变异性相似，甚至许多具有家庭角色的高表达蛋白质在细胞之间也显示出显著差异。具有高冗余度的代谢途径表现出可变表达，而基本细胞功能（如基础转录机制）的变化则少得多。我们利用这些细胞系蛋白质组的知识构建广泛覆盖的“super-SILAC”量化标准。连同随附的论文（Schaab，C.MCP 2012，PMID:22301388）（17），这些数据可用于获得细胞系蛋白质组内和跨蛋白质组感兴趣的蛋白质的参考表达谱。

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图1。
图1。
11个细胞系的深层蛋白质组分析。 A类11个常用的人类细胞系被培养，在基于SDS的缓冲液中溶解，根据FASP协议消化胰蛋白酶，并使用StageTip格式的SAX分离成6个组分。分析一式三份（每个蛋白质组1天测量）。在配备有高场Orbitrap分析仪的LTQ-OrbitrapVelos中进行LC-MS/MS，4h运行和HCD破碎。B类，每个染色体的已识别基因（红色）相对于总基因（蓝色）的分布。总基因组和每条染色体中覆盖了略多于一半的基因组。C类，在所有或各种细胞系亚群中鉴定的蛋白质比例。
图2。
图2。
复合细胞系蛋白质组的动态范围。 A类iBAQ估计了11个细胞系中每个蛋白的绝对表达中值，揭示了MS信号在7个动态范围内的典型S形分布。B类，25个最丰富的蛋白质（A中的左红框）是染色质或细胞骨架的结构成分，或者是丰富的酶、伴侣和翻译装置的成分。C类，丰度最低的25种蛋白质（右红框A类)包括未表征的蛋白质和蛋白质的异构体。请注意，在这个丰度范围内，蛋白质量的电子估算并不准确。
图3。
图3。
基于无标签蛋白质组量化的层次聚类。 A类，一个细胞系中所有蛋白质的中位数蛋白表达值的双向无监督分层聚类不会根据来源组织对细胞系进行分组。这表明与体内单元格类型。然而，执行细胞类型特定功能的协同调节蛋白簇被保留下来（参见黄色框中的示例）。经Fishers精确测试，所列函数的FDR值（大大）低于0.02。B类，每个细胞系蛋白质组的无标签蛋白质丰度与其他蛋白质组的皮尔逊相关值的矩阵表示。相关性一致较高，仅在第页=0.68和0.83。
图4。
图4。
丰度范围内蛋白质组变化的重要性。 A类，前列腺癌细胞系LnCap第一次和第二次复制之间无标签蛋白强度的散点图。B类，两种不同细胞系LnCap和T细胞白血病衍生Jurkat细胞的三倍中位数在散点图中的扩散大于交流，与整个蛋白质组相比，11个细胞系中至少一个细胞系的显著变化蛋白质似乎更丰富。D类，筛选定量可靠的蛋白质（至少16个有效定量值）表明，超过三分之二的蛋白质组正在发生显著变化，并且这一比例并不取决于蛋白质丰度。
图5。
图5。
细胞功能的可变性取决于蛋白质丰度。 A类、蛋白质属性注释矩阵，如通路、复合物和基因本体对11个细胞系。颜色代码表示属于该类别的蛋白质的标准化中位丰度（红色最丰富；绿色最少丰富）。蛋白质注释被分为四个块，并用具有代表性的单个注释进行标记。B类，包含“核糖体”类别的蛋白质在细胞系中高度且均匀地表达（上部面板）。包含“H2AX”类别的蛋白质非常丰富，但它们的表达水平在不同细胞系中差异很大。
图6。
图6。
使用细胞系作为SILAC标准中的峰值。利用蛋白质组整体相似性的知识构建了一个五细胞系，重标记“super-SILAC”参考标准。A类HeLa和K562以及Jurkat和K561(B类)蛋白质非常相似，大多数SILAC比率在一比一比率的五倍以上和五倍以下。C类，对由五个细胞系组成的重型超SILAC混合物进行量化，可在五倍比率内量化96%的K562蛋白质组。
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