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.2010年12月23日；143(7):1174-89.
doi:10.1016/j.cell.2010.12.001。

小鼠蛋白磷酸化和表达的组织特异图谱

爱德华·L·赫特林 1, 马克·P·杰德里卓斯基, 约书亚·E·埃利亚斯, 塔帕斯里·戈斯瓦米, 拉明半径, 肖恩·博索利尔, 朱迪特·维伦, 威廉·哈斯, 马修·索瓦, 史蒂文·普·吉吉
附属公司

小鼠蛋白磷酸化和表达的组织特异图谱

爱德华·L·赫特林等。 单元格. .

摘要

虽然生物体中的大多数组织在基因上是相同的，但每个组织的生物化学都经过优化，以发挥其独特的生理作用，对人类健康和疾病产生重要影响。每个组织的独特生理功能都需要由磷酸化依赖的细胞内信号调节的基因和蛋白质表达。为了更好地理解磷酸化在维持组织间生理差异中的作用，我们对九个小鼠组织进行了蛋白质组学和磷酸蛋白质组学表征。我们鉴定了12039个蛋白质，其中6296个磷酸化蛋白含有近36000个磷酸化位点。通过对蛋白质丰度和磷酸化水平的比较，揭示了每个组织中特殊的、相互连接的磷酸化网络，同时表明许多蛋白质是由磷酸化独立于其表达而调节的。我们的数据表明，“典型”磷酸化蛋白广泛表达，但表现出可变的、通常是组织特异性的磷酸化，调节蛋白活性以满足每个组织的特定需求。我们将此数据集作为生物研究社区的在线资源提供。

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数字

图1
图1。组织特异性磷酸化概述
答：。磷酸肽、位点和磷酸蛋白的数量。B。定位和非定位磷酸化位点的数量。C、。所有磷蛋白中Ser、Thr和Tyr的相对频率及其磷酸化的相对可能性。D。描述每个蛋白质观察到的位点数量的直方图。E.公司。方框图显示了所有观察到的磷酸蛋白中易于磷酸化的残基的相对修饰程度。F、。直方图显示在多个组织中检测到的位点数量。G.公司。组织特异性位点在器官间的分布。H。基于光谱计数的站点和组织的层次聚类。仅显示了11414个至少在一个组织中包含5个或更多光谱计数的位点。另请参见图S1、S3、S4和S7以及表S1-S3。
图2
图2。组织和磷蛋白中磷酸化位点类别的分布
磷酸化位点被分类为酸性、碱性、脯氨酸导向、酪氨酸或其他所述（Villen等人，2007年）。答：。总体上观察每个类别以及每个组织的相对频率绘制为饼图。P值反映了从频率与整个数据集匹配的人群中随机抽取组织特异性位点的可能性（χ2测试）。B。热图显示了6296个磷酸蛋白观察到的每个类别的位点数量。蛋白质和位点类别已经聚集在一起，以突出相似性。C、。直方图显示了不同类别中含有磷酸化位点的磷酸蛋白的比例。D。条形图显示了每类中组织特异性、中度和全局磷酸化位点的相对比例。E.公司。热图显示沿着蛋白质Mark1和Dennd1a长度的组织分布和磷酸化位点的相对丰度。位点根据其类别进行标记：A=酸性；B=基本；O=其他；P=脯氨酸定向；T=酪氨酸。另请参见图S3、S4和S7以及表S1-S3。
图3
图3。蛋白质和磷蛋白表达的跨问题比较
磷蛋白和蛋白质之间的重叠(A类)在每个组织中(B类).C、。基于具有或不具有磷酸肽富集的光谱计数的蛋白质聚类。柱代表12000个观察到的蛋白质，而行代表有或没有磷酸肽富集的组织。D。选定蛋白质的磷酸化和非磷酸化丰度分布。E.公司。条形图反映了以非磷酸化形式鉴定的全局、中度和组织特异性蛋白质的比例。F、。蛋白质印迹证实了蛋白质和磷酸化位点的光谱计数定量（图S4）。G.公司。热图描绘了沿每个蛋白质长度方向观察到的跨组织部位的光谱计数，揭示了蛋白质内的可变磷酸化（图S3F）。还显示了每个非磷酸化蛋白的丰度。请参见https://gygi.med.harvard.edu/phosphomouse网站用于所有蛋白质的绘图。另请参见图S2、S4–S6、S7和表S1–S4）。
图4
图4。将蛋白质表达和磷酸化数据映射到蛋白质相互作用网络
在已知蛋白质相互作用的小鼠STRING数据库中，对含有或不含有磷酸肽富集的蛋白质进行了观察（Jensen等人，2009年）。只考虑高置信度交互作用（得分>0.7）。上述网络中描述了与Syk、Vamp和Bad相互作用的蛋白质。左侧提供了标记图，指示所有蛋白质的身份。每个网络对每个组织显示两次：左边的网络反映磷酸化，而右边的网络描述蛋白质表达。在每个组织中检测到的磷酸化或非磷酸化形式的蛋白质表示为彩色节点，彩色边缘连接检测到的蛋白质。STRING数据库中未在每个组织中检测到的相互作用蛋白质以灰色显示。另见表S1–S4。
图5
图5。将磷酸化数据与已知信号通路集成
上面显示的是KEGG中记录的MAPK通路的所有成员（Kanehisa等人，2010）。每个蛋白质被表示为一个包含多达九个方块的节点，每个方块表示一个组织中存在磷酸化。边缘代表MAP激酶途径中蛋白质之间的相互作用，当其蛋白质在每个组织中磷酸化时，边缘会着色。另见表S1–S4。
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