ES与iPS细胞的蛋白质组比较

　　

生物通报道 美国威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员对人胚胎干细胞和诱导多能干细胞的蛋白质组进行了比较，发现这两种细胞的蛋白表达和蛋白磷酸化存在微小但是可重复的差异。这些差异可能解释了它们在分化能力上的差异。该研究成果发表在最新一期的《Nature Methods》上。

与胚胎干细胞（ES）一样，诱导多能干细胞（iPSC）能够在体外无限扩增，并有潜力发育成任何类型的细胞。然而，不同的是，iPSC是由个体上容易获取的组织（如皮肤）产生的。在形态、自我更新能力和分化潜能上，iPSC与ESC是难以区分的，但它们在分子水平的相似程度却存在争议。尽管多个研究表明ESC和iPSC的整体基因表达水平相似，但也有一些研究报道了两者在RNA水平、DNA甲基化等方面的微小差异。

为了了解ESC和iPSC在蛋白质组和磷酸化蛋白质组上的相似性，威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员利用了同位素标记和高质量精度质谱，以及一个新近开发的软件工具进行分析。这项工作是由威斯康辛大学化学系、威斯康辛基因组中心以及细胞和再生生物学系共同完成的。iPSC的创始人之一James Thomson教授正是这项工作的主要领导者。

研究人员总共分析了8个细胞系，其中4个ES细胞系和4个iPS细胞系，每个重复三次。在六个星期之后，他们鉴定出近7,000个蛋白和超过19,000个磷酸化位点。其中293个蛋白和292个磷酸化蛋白在ESC和iPSC中差异较大。他们还发现在大多数情况下，细胞系中某一蛋白量的差异与RNA转录本的差异没有关联，而且表现出磷酸化差异的蛋白与表达差异的蛋白不重叠。

此外，数据的基因本体分析表明ESC和iPSC之间的差异可在转录组、蛋白质组和磷酸蛋白质组水平检测到。他们在iPSC中发现了NSUN2的多次磷酸化事件，而ESC和iPSC的NSUN2转录本和蛋白水平无差异，说明这与蛋白丰度无关。此外，iPSC中这些位点的磷酸化与成纤维细胞中观察到的相似。这些结果表明，在重编程过程中体细胞程序并非完全沉默。

之前的比较转录组和表观基因组研究表明，iPSC存在对起源的体细胞类型的“记忆”效应，本研究也呼应了这一点。这些残留的分子记忆被认为影响了iPSC的分化能力，正如一些研究所示，iPSC偏向于来源体细胞的谱系。不过，这次研究人员并没有研究分化来证明这一假说。这些重要问题仍有待解决。

研究人员还将他们的数据整合成一个新的、开放的数据库，称为Stem Cell Omics Repository（SCOR），其中包含转录组、蛋白质组和翻译后修饰数据。研究人员认为，关于ESC和iPSC的差异和相似性分析需要大规模的meta分析，这不可能由单个实验室完成。SCOR数据库的建立将有助于这类分析。（生物通 薄荷）

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原文摘要：

Proteomic and phosphoproteomic comparison of human ES and iPS cells

Nature Methods 8, 821–827 (2011) doi:10.1038/nmeth.1699