尿液是疾病生物标志物发现过程中极具研究吸引力的生物材料。尿液蛋白质组主要由通过肾小球屏障的血浆蛋白和由泌尿生殖系统内的细胞排出的蛋白组成，因此它可以反映身体的全身和局部状态。但尿蛋白的浓度和组成受多种生理因素的影响，是尿生物标志物发现的主要瓶颈之一。
今天介绍的文章发表于蛋白质组学领域Top期刊Molecular & Cellular Proteomics上，来自北京师范大学高友鹤教授团队、国家肾脏病重点实验室的吴镝团队及中国科学院基础医学科学研究所的孙伟等研究团队合作，通过对134个健康成人的尿液样本进行了蛋白质组学分析，阐明尿蛋白组的个体差异及影响因素。研究证明了尿液蛋白组不同性别的显著差异，并且通过特征蛋白质的参考区间提供了尿液生物标志物发现研究的基线。
1、尿液样本的蛋白质组学分析
该研究选择了49名健康献血者（年龄在20-69岁）的尿液样本（样本策略）进行分析。整个样本根据年龄和性别共分为十组，每个类别的间隔为10年。由于样本检测的复杂性，采取了无标签定量技术（Label-free）方法进行蛋白质组定量（质谱策略）。最终鉴定到3008个蛋白质，其中可定量到1872个蛋白质。
Figure 1. 蛋白组学技术流程路线2、尿液蛋白组生信分析
作者通过构建蛋白质共表达网络，分析了在不同个体中具有相似尿表达谱的蛋白质，并绘制了具有相似表达谱的蛋白质簇的代表性互作网络，以及不同年龄和性别组中蛋白质丰度的可视化蛋白质丰度分布图。通过REACTOME数据库对其最大的子网进一步分析发现，共有36种蛋白质参与了代谢途径；其中显著富集到的有碳水化合物、氨基酸和衍生物、生物氧化和维生素和辅因子代谢途径。同时发现12个蛋白质在肾脏和肝脏中高表达，进一步说明这个子网可能代表了代谢状态异常与否的关键性尿指标。3、性别是导致尿液蛋白组个体差异的关键因素
作者从组学结果中筛选出了男性和女性尿液样品中显著变化的35和76个蛋白质。首先针对可能来自生殖系统的蛋白质进行了亚细胞定位和IPA分析，发现在不同性别组中增加的蛋白质对细胞侵袭显示出相反的作用。随后作者从中选择了9类特征蛋白质在85个独立样本上进行MRM验证，并建立了用于区分男性和女性样本的“尿液模型”；最后通过2D LC-MS / MS分析证实了大多数样品符合这一“模型”预测。
Figure 3. 不同性别的尿液模式分析正常尿蛋白质组的表征为疾病的诊断和监测提供了基础信息。作者在这项研究中，发现性别是除年龄外导致个体差异的关键因素。男性和女性尿蛋白质组表现出不同的表达谱，并且可以通过仅由五种蛋白质组成的线性模型准确区分。Chen Shao, et al., 2019, Comprehensive analysis of individual variation in the urinary proteome revealed significant gender differences. Molecular & Cellular Proteomics.
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邹文安