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Deep Multilayer Brain Proteomics Identifies Molecular Networks in Alzheimer's Disease Progression.
Neuron ( IF 16.2 ) Pub Date : 2020-01-08 , DOI: 10.1016/j.neuron.2019.12.015 Bing Bai 1 , Xusheng Wang 2 , Yuxin Li 3 , Ping-Chung Chen 1 , Kaiwen Yu 1 , Kaushik Kumar Dey 1 , Jay M Yarbro 4 , Xian Han 4 , Brianna M Lutz 1 , Shuquan Rao 1 , Yun Jiao 1 , Jeffrey M Sifford 1 , Jonghee Han 5 , Minghui Wang 6 , Haiyan Tan 2 , Timothy I Shaw 7 , Ji-Hoon Cho 2 , Suiping Zhou 2 , Hong Wang 4 , Mingming Niu 1 , Ariana Mancieri 1 , Kaitlynn A Messler 1 , Xiaojun Sun 1 , Zhiping Wu 1 , Vishwajeeth Pagala 2 , Anthony A High 2 , Wenjian Bi 8 , Hui Zhang 8 , Hongbo Chi 9 , Vahram Haroutunian 6 , Bin Zhang 10 , Thomas G Beach 11 , Gang Yu 5 , Junmin Peng 3
Neuron ( IF 16.2 ) Pub Date : 2020-01-08 , DOI: 10.1016/j.neuron.2019.12.015 Bing Bai 1 , Xusheng Wang 2 , Yuxin Li 3 , Ping-Chung Chen 1 , Kaiwen Yu 1 , Kaushik Kumar Dey 1 , Jay M Yarbro 4 , Xian Han 4 , Brianna M Lutz 1 , Shuquan Rao 1 , Yun Jiao 1 , Jeffrey M Sifford 1 , Jonghee Han 5 , Minghui Wang 6 , Haiyan Tan 2 , Timothy I Shaw 7 , Ji-Hoon Cho 2 , Suiping Zhou 2 , Hong Wang 4 , Mingming Niu 1 , Ariana Mancieri 1 , Kaitlynn A Messler 1 , Xiaojun Sun 1 , Zhiping Wu 1 , Vishwajeeth Pagala 2 , Anthony A High 2 , Wenjian Bi 8 , Hui Zhang 8 , Hongbo Chi 9 , Vahram Haroutunian 6 , Bin Zhang 10 , Thomas G Beach 11 , Gang Yu 5 , Junmin Peng 3
Affiliation
Alzheimer's disease (AD) displays a long asymptomatic stage before dementia. We characterize AD stage-associated molecular networks by profiling 14,513 proteins and 34,173 phosphosites in the human brain with mass spectrometry, highlighting 173 protein changes in 17 pathways. The altered proteins are validated in two independent cohorts, showing partial RNA dependency. Comparisons of brain tissue and cerebrospinal fluid proteomes reveal biomarker candidates. Combining with 5xFAD mouse analysis, we determine 15 Aβ-correlated proteins (e.g., MDK, NTN1, SMOC1, SLIT2, and HTRA1). 5xFAD shows a proteomic signature similar to symptomatic AD but exhibits activation of autophagy and interferon response and lacks human-specific deleterious events, such as downregulation of neurotrophic factors and synaptic proteins. Multi-omics integration prioritizes AD-related molecules and pathways, including amyloid cascade, inflammation, complement, WNT signaling, TGF-β and BMP signaling, lipid metabolism, iron homeostasis, and membrane transport. Some Aβ-correlated proteins are colocalized with amyloid plaques. Thus, the multilayer omics approach identifies protein networks during AD progression.
中文翻译:
深层多层脑蛋白质组学识别阿尔茨海默病进展中的分子网络。
阿尔茨海默病 (AD) 在痴呆之前表现出长期的无症状阶段。我们通过质谱分析人脑中的 14,513 个蛋白质和 34,173 个磷酸位点来表征 AD 阶段相关的分子网络,突出显示 17 条通路中的 173 个蛋白质变化。改变的蛋白质在两个独立的队列中得到验证,显示出部分 RNA 依赖性。脑组织和脑脊液蛋白质组的比较揭示了候选生物标志物。结合 5xFAD 小鼠分析,我们确定了 15 个 Aβ 相关蛋白(例如 MDK、NTN1、SMOC1、SLIT2 和 HTRA1)。5xFAD 显示出与症状性 AD 相似的蛋白质组学特征,但表现出自噬和干扰素反应的激活,并且缺乏人类特异性的有害事件,例如神经营养因子和突触蛋白的下调。多组学整合优先考虑 AD 相关分子和通路,包括淀粉样蛋白级联、炎症、补体、WNT 信号传导、TGF-β 和 BMP 信号传导、脂质代谢、铁稳态和膜转运。一些 Aβ 相关蛋白与淀粉样斑块共定位。因此,多层组学方法可以识别 AD 进展过程中的蛋白质网络。
更新日期:2020-01-08
中文翻译:
深层多层脑蛋白质组学识别阿尔茨海默病进展中的分子网络。
阿尔茨海默病 (AD) 在痴呆之前表现出长期的无症状阶段。我们通过质谱分析人脑中的 14,513 个蛋白质和 34,173 个磷酸位点来表征 AD 阶段相关的分子网络,突出显示 17 条通路中的 173 个蛋白质变化。改变的蛋白质在两个独立的队列中得到验证,显示出部分 RNA 依赖性。脑组织和脑脊液蛋白质组的比较揭示了候选生物标志物。结合 5xFAD 小鼠分析,我们确定了 15 个 Aβ 相关蛋白(例如 MDK、NTN1、SMOC1、SLIT2 和 HTRA1)。5xFAD 显示出与症状性 AD 相似的蛋白质组学特征,但表现出自噬和干扰素反应的激活,并且缺乏人类特异性的有害事件,例如神经营养因子和突触蛋白的下调。多组学整合优先考虑 AD 相关分子和通路,包括淀粉样蛋白级联、炎症、补体、WNT 信号传导、TGF-β 和 BMP 信号传导、脂质代谢、铁稳态和膜转运。一些 Aβ 相关蛋白与淀粉样斑块共定位。因此,多层组学方法可以识别 AD 进展过程中的蛋白质网络。