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為了更好地了解是什么驅(qū)動了地球上的生物多樣性，科學(xué)家歷來研究了物種之間的遺傳差異。但這只能提供部分圖片。特定物種的特征不僅是其基因的結(jié)果，也是這些基因編碼的蛋白質(zhì)的結(jié)果。因此，了解物種蛋白質(zhì)組之間的差異——或所有可以表達(dá)的蛋白質(zhì)——與了解基因組之間的差異同樣重要。

在一項新的研究中，耶魯大學(xué)研究人員比較了11種哺乳動物的皮膚細(xì)胞蛋白質(zhì)組，這將有助于科學(xué)家了解生物多樣性的分子驅(qū)動因素，以及這些因素是如何隨著時間的推移而演變的。

他們發(fā)現(xiàn)，雖然許多蛋白質(zhì)在物種之間和物種內(nèi)部也具有類似的變化，但一些蛋白質(zhì)在物種之間更具變化性，這為哪些蛋白質(zhì)在哺乳動物進(jìn)化中可能更重要提供了線索。這項工作還可能幫助研究人員了解為什么一些物種對癌癥更具抵抗力。

他們的發(fā)現(xiàn)于9月9日在《科學(xué)進(jìn)步》上發(fā)表。

艾莉森·理查德生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)名譽(yù)教授Günter Wagner表示，為了了解生物多樣性，同時了解不同物種的DNA是如何不同的，你可能還想知道物種的行為、發(fā)展和外觀如何不同。

耶魯醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)助理教授劉燕生解釋道，這些屬性——一個物種的外觀、行為和發(fā)展——被認(rèn)為與蛋白質(zhì)水平的關(guān)系比與DNA的關(guān)系更密切。

然而，比較不同物種的蛋白質(zhì)數(shù)量一直很困難，因為進(jìn)行大規(guī)模分析的技術(shù)并不存在。但劉燕生應(yīng)用了一種稱為數(shù)據(jù)無關(guān)采集質(zhì)譜法的方法，現(xiàn)在允許研究人員做這種工作。

瓦格納表示，這是一個概念和技術(shù)突破，讓我們在這個更高、功能更相關(guān)的水平上工作。

劉燕生是耶魯大學(xué)癌癥生物學(xué)研究所的成員，Wagner是系統(tǒng)生物學(xué)研究所的成員，兩者都位于耶魯大學(xué)西校區(qū)。在他們都參加的癌癥系統(tǒng)生物學(xué)研討會期間，他們的合作就在那里開始了。

在這項研究中，研究人員量化了11種哺乳動物皮膚細(xì)胞中表達(dá)的所有蛋白質(zhì)：兔子、大鼠、猴子、人類、綿羊、牛、豬、狗、貓、馬和負(fù)鼠。

他們發(fā)現(xiàn)，分析提供了無法通過其他技術(shù)獲得的信息。例如，盡管之前的研究研究了mRNA（用于創(chuàng)造蛋白質(zhì)的遺傳物質(zhì)）的差異，但他們發(fā)現(xiàn)，測量蛋白質(zhì)提供了僅通過分析mRNA無法捕獲的額外信息，因為mRNA只是蛋白質(zhì)豐度的間接衡量標(biāo)準(zhǔn)。

一股mRNA攜帶創(chuàng)建蛋白質(zhì)的代碼。雖然單個蛋白質(zhì)可以具有特定功能，但蛋白質(zhì)也可以相互作用并充當(dāng)群。僅僅看mRNA并不能提供這些信息。

他們發(fā)現(xiàn)，特別是對于某些蛋白質(zhì)類別，蛋白質(zhì)與mRNA的關(guān)系非常低。這意味著僅mRNA配置文件就具有誤導(dǎo)性。

然后，該團(tuán)隊研究了物種之間和同一物種內(nèi)個體之間的蛋白質(zhì)差異，發(fā)現(xiàn)對于大多數(shù)蛋白質(zhì)來說，個體之間變化更大的水平在物種之間也更具變化。但有些蛋白質(zhì)不符合這種趨勢。例如，與細(xì)胞分裂和RNA代謝相關(guān)的蛋白質(zhì)在物種之間比一個物種的個體（在這種情況下是人類）之間的變化更大。這表明這些功能在哺乳動物進(jìn)化中起著特別重要的作用。

從進(jìn)化的角度來看，物種間與個體間差異非常有趣。比較兩者可以讓我們了解一個物種內(nèi)部耐受的變異程度，我們可以利用這些信息來預(yù)測進(jìn)化能力。

最后，研究人員比較了跨物種的蛋白質(zhì)去除系統(tǒng)。有兩個主要系統(tǒng)負(fù)責(zé)去除細(xì)胞中的蛋白質(zhì)，他們發(fā)現(xiàn)一個在不同物種之間相似，而另一個在不同的哺乳動物之間表現(xiàn)出相當(dāng)大的差異。

這種蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)決定了細(xì)胞改變狀態(tài)的速度。如果出現(xiàn)新的信號，細(xì)胞需要拋出其先前狀態(tài)所需的蛋白質(zhì)，并創(chuàng)造新的蛋白質(zhì)。

細(xì)胞改變狀態(tài)的速度可能與癌癥有關(guān)。

健康細(xì)胞可以受到附近癌細(xì)胞的影響?！爸匾氖且私獾鞍踪|(zhì)周轉(zhuǎn)率是否與活性細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的影響有關(guān)。也許對癌癥更具抵抗力的物種，如牛和豬等有蹄動物，其細(xì)胞更不能改變狀態(tài)，也不太容易受到癌細(xì)胞的信號的影響?！?/p>

研究人員表示，了解癌癥脆弱性只是這項工作的一個潛在應(yīng)用。例如，它們可以開始將蛋白質(zhì)差異與不同物種的任何其他特征聯(lián)系起來。

蛋白質(zhì)會受到化學(xué)修飾，當(dāng)其他分子附著在蛋白質(zhì)上并激活或停用蛋白質(zhì)時，就會發(fā)生化學(xué)修飾。這些修飾有助于物種之間和物種內(nèi)部不同的特征，因為它們在影響蛋白質(zhì)功能方面發(fā)揮著重要作用。研究人員評估了這項研究中的一種修飾，即磷酸化，發(fā)現(xiàn)磷酸化水平的變化在很大程度上與蛋白質(zhì)豐度的變化無關(guān)，為推動生物多樣性提供了另一層理解。研究人員將繼續(xù)評估未來工作中的其他修改。

這將提供更完整的畫面，并補(bǔ)充說，物種和個體之間的生物變異是地球上生物多樣性的塑造。測量不同物種蛋白質(zhì)和改性蛋白質(zhì)的差異將促進(jìn)我們在分子水平上對生物多樣性的理解。

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