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Nat Communi:刘红团队通过人群水平皮肤蛋白质组图谱大量蛋白表达受遗传独立于转录水平的调控

  1. 全基因组蛋白质数量性状位点(pQTL)
  2. 皮肤蛋白质基因组学
  3. 表达数量性状位点(eQTL)

来源:iNature 2026-08-24 12:37

本研究构建了基础皮肤蛋白基因组参考数据库,同时证实组织特异性、人群特异性pQTL资源对推动皮肤病研究具有关键意义。

解析遗传变异如何调控组织特异性蛋白表达,是阐明疾病发病机制、挖掘治疗靶点的基础。皮肤作为人体最大器官,其蛋白质组图谱及背后的遗传调控机制仍缺乏系统研究。

2026年8月15日,山东第一医科大学刘红唯一通讯在Nature Communications(IF=18.1)在线发表题为Genome-wide pQTL mapping in human skin identifies specific genetic regulators and mechanistic links to skin disorders的研究论文。

本研究构建人群水平皮肤蛋白质组数据集,对248名受试者共计5774种蛋白完成定量检测,证实个体间蛋白表达水平存在显著差异,该差异由遗传与非遗传因素共同决定。

全基因组蛋白质数量性状位点(pQTL)分析共筛选出1765个具有统计学意义的变异-蛋白关联,涉及36种蛋白;其中62%的关联未被皮肤表达数量性状位点(eQTL)数据佐证,33%无法在非皮肤组织pQTL研究中重复验证。

将皮肤pQTL与匹配人群血统的麻风病全基因组关联研究(GWAS)数据联合分析,经蛋白质组全关联研究(PWAS)筛选得到11种风险蛋白,其中4种蛋白通过共定位分析或孟德尔随机化分析证实存在因果关联。本研究进一步结合欧洲人群特应性皮炎、银屑病GWAS数据,鉴定出已知及全新疾病相关蛋白,证明皮肤pQTL可跨人群血统开展研究应用。

综上,本研究为皮肤病领域的皮肤蛋白质基因组学研究、疾病致病基因挖掘提供了极具价值的研究资源。

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解析疾病作用机制需要从DNA、RNA、蛋白质等多层分子维度开展整体研究。多组学技术的发展实现了对上述分子层面的系统性图谱绘制,将遗传变异与分子表型相关联,并最终对接至疾病表型。在DNA层面,全基因组关联研究(GWAS)已鉴定出数千种与复杂性状及疾病相关的遗传变异。

在RNA层面,转录组分析——尤其是表达数量性状位点(eQTL)定位,建立了遗传变异与基因表达调控之间的关联。将eQTL数据与GWAS整合,能够高效筛选候选基因、阐释疾病潜在发病机制。但仅依靠eQTL无法完整解析驱动GWAS信号的功能性变异与靶基因,原因在于大量遗传变异可在不改变RNA水平的前提下影响蛋白丰度。

蛋白质组学技术的进步现已可系统表征蛋白丰度、动态变化及蛋白相互作用,直观反映细胞状态与疾病机制。调控蛋白表达的遗传调控元件与转录本调控元件仅有部分重叠,eQTL与蛋白数量性状位点(pQTL)的可重复关联仅占30%–60%。

上述结果凸显蛋白质组研究是基因组、转录组分析不可或缺的补充手段。据此,pQTL定位成为直接关联遗传变异与蛋白丰度、蛋白功能的有力研究手段,可揭示GWAS与eQTL研究无法捕获的疾病相关生物学机制。

近期多项研究致力于构建并运用涵盖多类人体组织的大规模pQTL数据集,均证实组织特异性pQTL数据库对解析蛋白调控及其在人类疾病中的作用具备重要价值。但针对人体最大免疫活性器官——皮肤,目前仍缺乏系统性蛋白质组检测与pQTL定位研究。

既往多项研究均证实人体皮肤拥有复杂且独特的蛋白表达谱,但这类研究样本量偏小,且无配套基因型数据,无法开展pQTL定位及多组学整合分析,难以挖掘全新疾病发病机制。

考虑到蛋白质组与pQTL具有显著组织特异性,该研究空白的影响尤为突出。皮肤领域缺少大规模蛋白质组与全基因组pQTL数据,限制了对遗传变异如何调控皮肤蛋白表达、参与疾病发病进程的认知。

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图形摘要(摘自Nature Communications

为填补该研究空白,本研究纳入248名受试者开展皮肤蛋白质组图谱检测,为目前样本量规模最大的同类研究;同时整合配套基因组数据,完成系统性全基因组pQTL定位。本研究鉴定出共有调控变异与蛋白特异性调控变异,提供了转录组层面无法获得的全新研究依据。

此外,将皮肤pQTL分别整合中国人群、欧洲人群的疾病GWAS数据,证实该数据库可跨人群筛选皮肤疾病候选蛋白,本研究亦通过实验验证了ALDH2在麻风病中的作用作为实例佐证。本研究构建了基础皮肤蛋白基因组参考数据库,同时证实组织特异性、人群特异性pQTL资源对推动皮肤病研究具有关键意义。

参考消息:https://doi.org/10.1038/s41467-026-76575-4

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