EGFR驱动的组织特异性信号网络：多组学解析EGF应答的分子基础

《iScience》：The network response to Egf is tissue-specific

本研究通过整合磷酸化蛋白质组学、转录组学和蛋白质组学技术，系统揭示了表皮生长因子（EGF）刺激在小鼠心脏、肺、肾脏和肝脏中诱导的组织特异性信号网络。研究发现：（1）不同组织对EGF的响应幅度差异显著，肝脏表现出最强的磷酸化修饰（7.8%位点上调）和转录调控（353个差异基因）；（2）MAPK通路激活程度与组织再生能力相关，肺组织基线磷酸化水平最高但诱导幅度较低；（3）EGFR蛋白丰度与组织响应性正相关，而效应蛋白水平与组织特异性磷酸化模式相关。该研究为理解EGFR相关疾病的组织特异性提供了分子基础。

　　

组织特异性EGF信号网络的发现之旅

Highlights
? EGF诱导的信号传导在蛋白质组和转录组水平具有组织特异性
? 不同组织具有独特的基线EGF相关信号特征
? 基线信号水平与诱导变化无相关性
? 线性混合模型可识别组织特异性信号

Summary
表皮生长因子受体（EGFR）驱动的信号调控着基本稳态过程。本研究通过整合磷酸化蛋白质组、蛋白质组和转录组分析，比较了不同小鼠组织对短期EGF刺激的反应。结果显示，各组织的基线信号动态和EGF刺激反应存在显著差异，这些差异可能与临床相关的组织特异性EGFR表型相关。

Proteome-wide, relative quantification of Egf-stimulated phosphorylation changes within single-tissue plexes
实验设计采用10周龄雌性小鼠经眼眶后注射EGF，15分钟后采集组织进行TMT标记的质谱分析。在所有组织中检测到EGFR自磷酸化位点（如Tyr1172）的激活，证实了EGF刺激的有效性。技术重复间高度一致性（CV过滤后）确保数据可靠性，PCA分析显示组织类型是最大的变异来源。

The magnitude of Egf-induced phosphorylation is tissue-specific
肝脏表现出最强烈的磷酸化响应（7.8%位点上调），其次是肾脏（5.3%）和肺（4.1%），心脏响应最弱（仅0.6%）。值得注意的是，仅12个磷酸化位点在所有四种组织中均发生显著改变，而数百个位点呈现组织特异性变化。相关性分析显示，虽然多数位点的变化方向一致，但变化幅度存在组织差异。

Egf induces significant phosphorylation of proteins within distinct functional ontologies between tissues
基因本体分析揭示：肝脏和肾脏中"RNA聚合酶II转录负调控"显著富集，而心脏和肺中则富集细胞骨架相关功能。特别值得注意的是，肝脏和肾脏中转录因子结合等DNA相关分子功能显著富集，暗示这些组织可能通过磷酸化调控更广泛的转录程序。

Egf activates core kinase programs across tissues, but the extent of activation is tissue-specific
激酶活性预测显示：MAPK家族（ERK、JNK、p38）在所有上皮组织中普遍激活，其中ERK1/2活性增加最为显著。肝脏和肾脏表现出更强的细胞周期相关激酶（CDK）激活，而肺中mTOR活性预测下降，提示PI3K/AKT通路可能在不同组织中有差异调控。

Mapk involvement in driving Egf-stimulated changes varies between tissues
MEK抑制实验揭示：肾脏中69.2%的EGF响应位点具有MAPK依赖性，显著高于肺部（48.7%）。特别有趣的是，在肺和肾共同响应的位点中，80%在肾脏表现为MAPK依赖，而肺部仅68%，表明MAPK通路在不同组织中的贡献度存在差异。

Magnitudes of Egf-stimulated transcriptional output are tissue-specific
转录组分析显示令人惊讶的发现：虽然肾脏表现出第二强的磷酸化响应，但转录变化最弱（仅28个差异基因）。相反，肝脏在2小时即有353个差异表达基因，其中包含已知的MAPK早期响应基因（如Jun）和负反馈调节因子（Dusp4/5/14）。

High Egfr, but not total protein levels of Egf-affected proteins, is linked to responsiveness to Egf
多组织蛋白质组定量显示：肝脏EGFR蛋白丰度最高（约为肺的3倍），与其强响应性一致。但值得注意的是，肺组织拥有最高水平的效应蛋白（如ERK1/2）和EGF响应底物，提示蛋白丰度与信号响应存在复杂关系。

Baseline phosphorylation levels of the Egf-stimulated phosphoproteome are highest in the lung
基线磷酸化分析揭示：肺组织表现出最高的pERK（Tyr185）基础水平（较肾脏高2倍），但EGFR磷酸化水平与其它组织相当。这种"预激活"状态可能解释为何肺组织对EGF的诱导幅度相对较低，但绝对活性水平仍保持较高。

Linear mixed models quantify contribution of various factors to phosphorylation levels
线性混合模型定量解析了不同因素的贡献：对于pEGFR（Tyr1172），总蛋白水平和"肝脏×EGF"交互项系数显著为正；而pERK2（Tyr185）主要受组织类型（肺）和EGF刺激影响。这些模型证实了不同磷酸化位点受不同层次的调控。

Discussion
本研究首次在多组织水平系统比较了EGF信号网络，发现：（1）肝脏凭借高EGFR表达表现出最强的整体响应；（2）肺组织通过高基础磷酸化维持信号活性；（3）MAPK通路贡献度存在组织差异（肾脏>肺）；（4）转录调控倾向在肝脏和肾脏更显著。这些发现为理解EGFR相关疾病的组织特异性提供了分子框架，