阿尔茨海默病脑组织中蛋白质组水平的氨基酸替换谱分析

作为全球最常见的神经退行性疾病，阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）在蛋白质组层面的认识仍不完整。特别是，当前关于氨基酸（amino acid，AA）替换的研究主要依赖基因组和转录组分析，而蛋白质组尺度的氨基酸替换仍在很大程度上未得到表征。然而，DNA和RNA水平的变化无法完全再现蛋白质组层面所观察到的氨基酸替换谱。这一关键研究空白长期存在，主要是由于大规模蛋白质组数据集所固有的分析挑战。本研究通过采用能够解析每条肽段上多个共存修饰的开放搜索质谱引擎PIPI-C，分析两个独立的AD蛋白质组数据集——AMP-AD和PXD013753，从而应对这一局限。我们建立了一套分析流程，用于在蛋白质组层面对氨基酸替换进行表征，并剖析携带此类替换的关键蛋白的调控功能。在两个数据集中，我们发现，在控制具有歧义性的翻译后修饰质量偏移后，在AD数据的N>X替换中，N>M替换是最常见的变体。此外，在两个数据集共有的701种重叠蛋白中，我们鉴定出6个文献报道的替换位点，包括胶质纤维酸性蛋白中的第242和352位残基、肌动蛋白γ1中的第370位点，以及血红蛋白β亚基中的第111、115和116位点。由于大多数已报道的氨基酸替换依赖基因组或转录组证据，且我们的分析流程采用了严格的假阳性控制，因此，那些尚未报道的替换很可能只能通过蛋白质组学方法检测到，这凸显了基于蛋白质组的替换组学分析流程在AD研究中的独特价值。

作为全球最常见的神经退行性疾病，阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）在蛋白质组层面的认识仍不完整。特别是，当前关于氨基酸（amino acid，AA）替换的研究主要依赖基因组学和转录组学分析，而蛋白质组尺度的氨基酸替换在很大程度上尚未得到表征。然而，DNA和RNA层面的变化无法完全再现蛋白质组层面所观察到的氨基酸替换谱。这一关键研究空白的存在，很大程度上源于大规模蛋白质组数据固有的分析挑战。

在本研究中，我们利用PIPI-C这一能够解析每条肽段上多个共存修饰的开放搜索质谱引擎，对两个独立的AD蛋白质组数据集——AMP-AD和PXD013753——进行分析，以弥补这一局限。我们建立了一套分析流程，实现了蛋白质组层面氨基酸替换的表征，并解析了携带此类替换的关键蛋白质的调控功能。在两个数据集中，我们观察到，在控制了具有歧义性的翻译后修饰质量偏移后，在AD数据中，N>M替换是N>X替换中最常见的变体。此外，在两个数据集共有的701种重叠蛋白质中，我们鉴定出6个文献报道的替换位点，包括胶质纤维酸性蛋白中的242位和352位残基、肌动蛋白γ1中的370位点，以及血红蛋白β亚基中的111、115和116位点。

由于大多数已报道的氨基酸替换依赖于基因组学或转录组学证据，且我们的分析流程采用了严格的假阳性控制，因此，这些尚未报道的替换可能只能通过蛋白质组学方法检测到，从而凸显了基于蛋白质组的替换组学工作流程在AD研究中的独特价值。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.08.750259v1?rss=1

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