斑马鱼胚胎磷酸化蛋白质组新发现

Kwon OK., et al. (2015) Globalanalysis of phosphoproteome dynamics in embryonic development of zebrafish(Danio rerio). Proteomics. doi: 10.1002.

蛋白质磷酸化修饰（Phosphorylation）是一种典型的蛋白质翻译后修饰（post-translationalmodification, PTM），已经被证明能够调节很多细胞功能。随着质谱技术的发展，基于质谱的蛋白质组学技术使建立某一物种的全球性磷酸化数据库成为可能。

近日，由韩国科学家和景杰生物科研人员合作研究的一项成果刊登于蛋白质组学著名期刊Proteomics上，本项研究主要探究了斑马鱼胚胎形成过程中的磷酸化组。

斑马鱼（zebrafish）是研究脊椎动物的演化和器官形成实验中一种典型的模式动物。之前的研究表明，人类基因组和斑马鱼基因组大约有70%是相似的，84%的人体内致病基因和斑马鱼基因可以追溯到共同的祖先。而且，斑马鱼的胚胎有很多有利于研究的优点，比如其繁殖能力强、胚胎透明、比较大、胚胎形成过程很快等。

Fig 1. Experimental schemeof phosphoproteomics strategy from zebrafish embryos.

本项研究中，研究人员利用TiO₂磷酸化肽段富集方法（TiO₂phosphopeptide enrichment）和高分辨率的液相色谱-质谱连用技术（LC-MS/MS)，通过用¹⁸O标记胰酶酶解之后的肽段来比较胚胎发育过程中磷酸化蛋白的变化。在斑马鱼发育的胚胎中，研究人员在2166个磷酸化蛋白中鉴定到3500个非冗余的磷酸化位点，其中1564个可定量的磷酸化蛋白，而Ser/Thr/Tyr的磷酸化位点分布分别占到88.9%、10.2%和0.9%。

GSK、CDK5和MAPK等激酶识别脯氨酸（proline）指导的基序，这一反应可能会出现在大多数斑马鱼胚胎发育中的磷酸化过程中，而且研究人员首次发现，pSF这一基序被斑马鱼胚胎发育过程中一个重要的信号通路所调节。

Fig 2. Global dynamics ofphosphoproteins during zebrafish development. The main function class was searchedfor GO and KEGG enrichment. Each trace is color coded according to itsmembership value the respective cluster.

根据胚胎发育过程中（受精后12、24、48、72、120小时）蛋白质磷酸化的持续变化，研究人员利用聚类（clustering）分析方法，将480个不同通路中的磷酸化蛋白归成6大类，这些蛋白在胚胎受精之后120小时内的磷酸化水品动态变化被展示出来。

这项研究建立了目前为止斑马鱼胚胎最大的数据库，为今后斑马鱼胚胎的磷酸化研究提供了参考。