《Pan-PTM 分析：揭示果蝇长寿与骨骼肌功能奥秘的新钥匙》

《npj Aging》：Pan-PTM profiling identifies post-translational modifications associated with exceptional longevity and preservation of skeletal muscle function in Drosophila

为探究与年龄相关的骨骼肌功能衰退机制，研究人员以果蝇为模型开展了关于蛋白质翻译后修饰（PTMs）与衰老关系的研究。通过 JUMPptm 分析，发现了与果蝇衰老过程中骨骼肌功能相关的 PTMs，这有助于理解人类骨骼肌衰老机制，对研究相关疾病具有重要意义。

　　** 在生物的衰老进程中，骨骼肌的变化一直是研究的热点。随着年龄增长，骨骼肌会逐渐出现功能衰退，这一现象不仅影响着生物体的正常活动，还与许多年龄相关疾病密切相关。然而，其背后的深层次机制却始终蒙着一层神秘的面纱。就好比一个精密的机器，随着时间的推移，各个零件开始出现问题，但人们却不清楚这些问题究竟是如何产生的。

在这样的背景下，为了深入了解年龄相关的骨骼肌功能衰退机制，来自美国圣犹大儿童研究医院（St. Jude Children’s Research Hospital）的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在果蝇身上，利用果蝇这一经典的模式生物，探索其中的奥秘。

研究人员通过实验建立了具有较长寿命且年龄相关肌肉功能衰退减少的果蝇品系（O1 和 O3），并与亲本 B3 品系进行对比。在此基础上，他们运用 JUMPptm 这一强大的计算流程，对不同品系果蝇在年轻和年老时期的骨骼肌蛋白质组中的 8 种翻译后修饰（PTMs）进行研究，试图揭开骨骼肌衰老的神秘面纱。该研究成果发表在《npj Aging》杂志上。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，获取不同品系果蝇在特定年龄的胸骨骼肌样本，这是研究的基础材料；然后，利用 TMT 质谱技术对样本进行分析，以获取蛋白质组数据；最后，借助 JUMPptm 这一工具对数据进行处理，识别 PTMs，并结合多种统计分析方法深入探究其意义。

下面来看具体的研究结果：

1. 鉴定与实验室进化的肌肉功能衰老可忽略相关的 PTMs：研究人员运用 JUMPptm 流程，对从不同品系果蝇胸骨骼肌获取的 TMT 质谱数据进行分析，共检索到 2470 个修饰肽段。主成分分析（PCA）表明，B3 数据集与 O1 和 O3 数据集差异显著，且 B 品系年轻和年老样本间的差异更为明显，这反映出 B 品系果蝇随着年龄增长肌肉功能衰退更为显著。
2. 区分长寿 O 品系与亲本 B 系的 PTMs 并非仅仅对抗年龄相关变化：研究人员对不同基因型 - 年龄比较中显著调节的 PTMs 进行研究，发现 O1 与 B3、O3 与 B3 之间在年轻和年老时都存在大量显著调节的 PTMs，且随着年龄增长，部分 PTMs 的调节数量有所增加，这表明这些修饰与 O 品系和 B 品系衰老过程中骨骼肌功能的差异变化密切相关。同时，研究还发现不同类型 PTMs 的变化趋势有所不同，如脱酰胺（deamidation）和氧化修饰在衰老过程中较为普遍。
3. 在 O 与 B 品系中存在差异的年龄调节 PTMs 影响肌肉收缩蛋白和代谢酶：通过对基因本体（GO）术语的富集分析，研究人员发现与显著调节的 PTMs 相关的类别在 O3 与 B3 的比较中，包括糖酵解 / 糖异生、肌肉收缩等。修饰的蛋白质包含许多进化保守的调节因子和代谢酶，如线粒体复合物 I 的成分 ND - B8 和 ND - 13A、肽酶 CG8728 等，这些修饰可能对维持骨骼肌功能具有重要作用。
4. JUMPptm 鉴定的修饰肽段分析定义 PTM 共有序列：研究人员利用 iceLogo 分析修饰位点相邻的氨基酸残基，定义了乙酰化、羧化、脱酰胺等多种 PTMs 的共有序列，发现特定的侧翼氨基酸与相应的 PTM 密切相关，这有助于进一步理解蛋白质对 PTMs 的易感性机制。

研究结论和讨论部分指出，本研究通过对实验室进化果蝇品系的 PTM 分析，揭示了与衰老过程中骨骼肌功能保护相关的 PTMs。这些 PTMs 发生在进化保守的蛋白质上，对理解人类骨骼肌衰老机制具有重要意义。同时，研究还为深入了解蛋白质对自发和酶促翻译后修饰的易感性提供了参考。然而，该研究也存在一定局限性，如受 TMT 质谱和 JUMPptm 灵敏度的限制，未能识别所有可能的 PTMs，且未检测到昼夜节律核心成分和蛋白质质量控制网络成分中的 PTMs。但总体而言，这项研究为后续研究骨骼肌衰老和相关疾病的机制奠定了坚实基础，为探索潜在的治疗靶点提供了新的方向，在生命科学和健康医学领域具有重要的价值。**