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细胞前端伪足对于细胞运动有重要意义,通过比较伪足和细胞体中的蛋白质组,已经发现了一些重要的细胞运动相关蛋白。伪足不是静态的,其不断伸长收缩之间的动态变化过程对其功能的行使也非常重要。然而,目前对于伪足伸长和回缩之间动态变化的调控机制并不清楚,特别是缺少组学方面的系统数据和分析。 为了寻找在伪足伸缩的动态变化过程中起作用的蛋白及其分子机制,我们分别收集了伸长和回缩状态的伪足样品,并利用了基于质谱的蛋白质组和磷酸化蛋白质组的鉴定定量技术对其蛋白含量和磷酸化修饰位点进行了系统全面的分析。在蛋白含量方面,我们鉴定和定量到了2282个蛋白,其中29个蛋白在伸长的伪足中显著富集,而43个蛋白在回缩的伪足中显著富集。在磷酸化修饰水平方面,我们鉴定到分布于2057个蛋白上的5195个磷酸化修饰位点,其中977个位点在伸长状态的伪足中显著上调,而307个位点在回缩状态的伪足中显著上调。总体磷酸化水平在伸长状态明显更高,其中尤以PKA/ROCK的RRXS motif底物变化最为明显。生物信息学的分析表明细胞骨架蛋白、黏着斑蛋白、内吞相关蛋白和一些激酶信号通路在伪足的伸缩之间有显著变化。 在伸长和回缩状态的伪足中有差异的蛋白或磷酸化位点可能参与了该过程的调控,并且蛋白含量的差异可能受到磷酸化修饰的影响,比如Talin和Caveolin等。特别重要的是,我们还发现一个去磷酸化酶PP1B在伸长状态的伪足中含量较少并受到抑制,而在回缩状态的伪足中含量较多且受到激活。实验结果表明PP1B可以通过促进细胞骨架和黏着斑的解聚来调节细胞运动和伪足的伸长与回缩的动态变化过程。 为进一步探究PP1B的调控机制,我们分析了PP1B调节蛋白的磷酸化变化。我们发现PPP1R12A和PPP1R9B的磷酸化在伪足伸长时上调并抑制PP1B的活性。此外,我们还在PPP1R30上发现一个新的磷酸化位点S284,并证明该位点的磷酸化可以促使PPP1R30结合并抑制PP1B。 PP1B受到上游磷酸化调控,与多种激酶信号有关。我们发现PKA/ROCK激酶信号可以通过抑制PP1B与前端富集的细胞骨架蛋白的结合以及促进PP1B与PPP1R2的结合来调节PP1B在伸长和回缩状态的伪足中的分布和活性。 综上所述,我们使用质谱的方法系统深入地分析了伪足动态变化过程中的蛋白质组和磷酸化蛋白质组变化,并找到了一些在此过程中可能起重要作用的蛋白及其磷酸化修饰,特别是发现了PP1B的调节机制及其在伪足动态变化过程中的作用。这些结果能够拓展我们对伪足伸长与回缩的动态变化过程的理解。