Simultaneous proteome localization and turnover analysis reveals spatiotemporal features of protein homeostasis disruptions.
Simultaneous proteome localization and turnover analysis reveals spatiotemporal features of protein homeostasis disruptions.
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同时蛋白质组定位和周转分析揭示了蛋白质稳态破坏的时空特征。
DOI：
10.1101/2023.01.04.521821
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发表时间：
2024
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Lau,Edward
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Currie,Jordan;Manda,Vyshnavi;Robinson,SeanK;Lai,Celine;Agnihotri,Vertica;Hidalgo,Veronica;Ludwig,RW;Zhang,Kai;Pavelka,Jay;Wang,ZhaoV;Rhee,June-Wha;Lam,MaggiePY;Lau,Edward
蛋白质的空间和时间分布对蛋白质功能至关重要，但不能通过测量蛋白质丰度来直接评估。在这里，我们描述了一种基于质谱的蛋白质组学策略，同时蛋白质组定位和周转（SPLAT），同时测量蛋白质周转率和亚细胞定位在同一个实验。应用该方法，我们发现，未折叠蛋白质反应（UPR）对蛋白质周转有不同的影响，这取决于它们在人类AC 16细胞中的亚细胞位置，在ER和高尔基体中的应激反应蛋白质中，蛋白质组范围内的减速但加速。同时，UPR触发蛋白质的广泛差异定位，包括RNA结合蛋白和氨基酸转运蛋白。此外，我们观察到包括EGFR在内的新合成蛋白质在压力下显示出与现有蛋白质库不同的定位，这让人想起蛋白质运输中断。我们接下来将SPLAT应用于在用蛋白酶体抑制剂卡非佐米治疗后的癌症药物心脏毒性的诱导多能干细胞衍生的心肌细胞（iPSC-CM）模型。巧合的是，卡非佐米对整体平均蛋白质半衰期的影响很小，但可能会选择性地破坏肌节蛋白质的稳态。这项研究提供了一个视图到蛋白质的空间和时间动态的相互作用，并展示了一种方法来检查蛋白质稳态调节应激和药物反应。
The spatial and temporal distributions of proteins are critical to protein function, but cannot be directly assessed by measuring protein bundance. Here we describe a mass spectrometry-based proteomics strategy, Simultaneous Proteome Localization and Turnover (SPLAT), to measure concurrently protein turnover rates and subcellular localization in the same experiment. Applying the method, we find that unfolded protein response (UPR) has different effects on protein turnover dependent on their subcellular location in human AC16 cells, with proteome-wide slowdown but acceleration among stress response proteins in the ER and Golgi. In parallel, UPR triggers broad differential localization of proteins including RNA-binding proteins and amino acid transporters. Moreover, we observe newly synthesized proteins including EGFR that show a differential localization under stress than the existing protein pools, reminiscent of protein trafficking disruptions. We next applied SPLAT to an induced pluripotent stem cell derived cardiomyocyte (iPSC-CM) model of cancer drug cardiotoxicity upon treatment with the proteasome inhibitor carfilzomib. Paradoxically, carfilzomib has little effect on global average protein half-life, but may instead selectively disrupt sarcomere protein homeostasis. This study provides a view into the interactions of protein spatial and temporal dynamics and demonstrates a method to examine protein homeostasis regulations in stress and drug response.
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影响因子：
16
作者：
Guan BJ;van Hoef V;Jobava R;Elroy-Stein O;Valasek LS;Cargnello M;Gao XH;Krokowski D;Merrick WC;Kimball SR;Komar AA;Koromilas AE;Wynshaw-Boris A;Topisirovic I;Larsson O;Hatzoglou M
通讯作者：
Hatzoglou M
DOI：
10.1038/s43586-021-00035-0
发表时间：
2021-04
期刊：
Nature Reviews Methods Primers
影响因子：
--
作者：
M. Dreger
通讯作者：
M. Dreger
DOI：
10.1139/o09-174
发表时间：
2010-05
期刊：
Biochemistry and cell biology = Biochimie et biologie cellulaire
影响因子：
--
作者：
L. Vonk;B. Doulabi;Chunling Huang;M. Helder;V. Everts;R. Bank
通讯作者：
L. Vonk;B. Doulabi;Chunling Huang;M. Helder;V. Everts;R. Bank
影响因子：
5.6
作者：
Toro R;Pérez-Serra A;Mangas A;Campuzano O;Sarquella-Brugada G;Quezada-Feijoo M;Ramos M;Alcalá M;Carrera E;García-Padilla C;Franco D;Bonet F
通讯作者：
Bonet F
DOI：
10.1016/j.mcpro.2021.100192
发表时间：
2022-03
期刊：
Molecular & cellular proteomics : MCP
影响因子：
--
作者：
Andrews B;Murphy AE;Stofella M;Maslen S;Almeida-Souza L;Skehel JM;Skene NG;Sobott F;Frank RAW
通讯作者：
Frank RAW