Αφηρημένο

Η ταχεία πρόοδος στη φασματομετρία μάζας επέτρεψαν για τις εκτιμήσεις των απόλυτων συγκεντρώσεων σε ολόκληρη των πρωτεϊνών, που επιτρέπουν την ανάκριση πολλών σημαντικών βιολογικών ερωτήσεων. Εδώ, έχουμε επικεντρωθεί σε μια ποσοτική πτυχή του μεταβολισμού των ανθρώπινων καρκινικών κυττάρων που έχει περιοριστεί από μια ανεπάρκεια των διαθέσιμων στοιχείων σχετικά με την αφθονία των μεταβολικών ενζύμων. Έχουμε ενσωματώσει στοιχεία από τις πρόσφατες μετρήσεις της απόλυτης συγκέντρωσης πρωτεΐνης για την ανάλυση των στατιστικών στοιχείων της πρωτεΐνης αφθονία σε όλη την ανθρώπινη μεταβολικές δικτύου. Σε παγκόσμιο επίπεδο, διαπιστώνουμε ότι τα ένζυμα σε γλυκόλυση περιλαμβάνουν περίπου το ήμισυ του συνολικού ποσού των μεταβολικών πρωτεϊνών και μπορεί να αποτελεί μέχρι και το 10% του συνόλου του πρωτεώματος. Μπορούμε στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν αυτή την ανάλυση για τη διερεύνηση πολλά εκκρεμή προβλήματα στο μεταβολισμό του καρκίνου, καθώς και της εκτροπής της γλυκολυτικής ροής για τη βιοσύνθεση, η σχετική συμβολή του αζώτου αφομοίωση μονοπάτια, και την προέλευση των πιθανών κυτταρικής οξειδοαναγωγής. Βρίσκουμε πολλές συγκλίσεις με τα τρέχοντα μοντέλα, να εντοπίσει αρκετές ασυνέπειες, και να βρει γενικότητες που εκτείνονται πέρα ​​από την τρέχουσα κατανόηση. Μαζί τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι μια σχετικά απλή ανάλυση της αφθονίας των μεταβολικών ενζύμων ήταν σε θέση να αποκαλύψει πολλές γνώσεις σχετικά με την οργάνωση του μεταβολικού δικτύου ανθρώπινων καρκινικών κυττάρων

Παράθεση:. Madhukar NS, Warmoes ΜΟ, Locasale JW (2015 ) Οργάνωση της συγκέντρωσης του ενζύμου σε όλο το Δίκτυο Μεταβολικών στα καρκινικά κύτταρα. PLoS ONE 10 (1): e0117131. doi: 10.1371 /journal.pone.0117131

Ακαδημαϊκό Επιμέλεια: Vasu Δ Appanna, Πανεπιστήμιο Laurentian, Καναδάς

Ελήφθη: 16 Σεπτεμβρίου 2014? Αποδεκτές: 19, Δεκ 2014? Δημοσιεύθηκε: 26 Ιανουαρίου 2015

Copyright: © 2015 Madhukar et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα: CPC, Kinetic και Gibss δωρεάν ενέργειας που παρέχεται ως συμπληρωματικό υλικό σε S1 και S2 πίνακες. δεδομένα πρωτεΐνη LTQ ποσοτικοποίηση από τα οποία τα δεδομένα CPC που χρησιμοποιούνται σε αυτό το χειρόγραφο προέρχεται είναι διαθέσιμο στη διεύθυνση: https://wzw.tum.de/proteomics/nci60

Χρηματοδότηση:. JWL αναγνωρίζει την υποστήριξη από το Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας ( https://www.nih.gov/) βραβεία CA168997 και AI110613 και το Διεθνές Ινστιτούτο Επιστημών ζωής. NSM υποστηρίχθηκε από το Πρόγραμμα Κατάρτισης Tri-Θεσμικών στην Υπολογιστική Βιολογία και την Ιατρική (https://www.triiprograms.org/cbm/), αριθμός Πρόγραμμα: 1T32GM083937. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

Ο μεταβολισμός αποτελεί θεμελιώδες συστατικό των κυτταρικών φυσιολογία. Επιτρέπει για την επεξεργασία των θρεπτικών ουσιών μέσω δικτύων χημική αντίδραση, με αποτέλεσμα την παραγωγή ενέργειας και βιοσυνθετικών συστατικά και τη ρύθμιση των διεργασιών μεταγωγής σήματος επηρεάζοντας τα επίπεδα των μεταβολιτών που ελέγχουν τη δραστηριότητα των πρωτεϊνών. Η λειτουργία του είναι απαραίτητη για την υγεία του ανθρώπου και ανώμαλης κατάστασης του είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα πολλών ασθενειών [1,2]. Μια ποσοτική, προγνωστική κατανόηση του μεταβολισμού έχει αμέτρητες δυνατότητες [3-5], αλλά έχει περιοριστεί από την έλλειψη διαθέσιμων στοιχείων στο επίπεδο των επιπέδων μεταβολίτη, την έκφραση του ενζύμου, και η ροή.

Ένας σημαντικός περιορισμός σε αυτό κατανόηση επίπεδο συστημάτων προέρχεται από την έλλειψη ποσοτικών μετρήσεων της πρωτεΐνης αφθονίας [6]. Η απόλυτη συγκέντρωση πρωτεΐνης είναι απαραίτητη για την κατανόηση της κινητικής ενζύμου και ως εκ τούτου η ροή μέσα από μια μεταβολική οδό [7]. Για οποιαδήποτε χημική αντίδραση που περιλαμβάνει ένα ένζυμο, το ύψος της αντίδρασης είναι ανάλογη με το ένζυμο αφθονία, έτσι η απόλυτη συγκέντρωση ενός ενζύμου μέρη φράγματα μεταβολική ροή και χρησιμεύει ως μια λογική εκτίμηση της δραστηριότητας και, σε σύγκριση με άλλα ένζυμα σε ανταγωνισμό για ένα υπόστρωμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εκτίμηση της σχετικής χρήσης της εν λόγω υποστρώματος. Άλλοι παράγοντες, όπως τις συνεχείς και του κύκλου εργασιών ποσοστά Michaelis είναι επίσης σημαντικές, αλλά κάθε μία από αυτές τις παραμέτρους είναι ανεξάρτητη από τη συγκέντρωση ενζύμου. Έτσι, μια ανάλυση των συγκεντρώσεων πρωτείνης μεταξύ και εντός των οδών και, σε σύγκριση με τα ένζυμα που χρησιμοποιούν το ίδιο υπόστρωμα, μπορεί να δώσει εκτιμήσεις των σχετικών ροών που προέρχονται από τα συγκριτικά ένζυμα.

Προηγούμενες μελέτες έχουν διεξαχθεί εκτεταμένες αναλύσεις του μεταγραφικού αφθονία των μεταβολικών γονιδίων [3]. Αυτές οι μελέτες έχουν επικεντρωθεί σε αλλαγές που συνοδεύουν τον ογκογόνο μετασχηματισμό και έχουν αποκαλύψει γνώσεις σχετικά με τις οδούς, τα γονίδια, και οι αντιδράσεις που έχουν αλλοιωθεί [1,3,8-11]. Παρ ‘όλα αυτά έχει επίσης αποδειχθεί ότι υπάρχει, σε πολλές περιπτώσεις, μόνο μια μέτρια συσχέτιση ανάμεσα μεταγραφής και πρωτεϊνών αφθονία λόγω πολλών παραγόντων, όπως μεταφραστική ρύθμιση και πρωτεΐνη σταθερότητα που επηρεάζουν τη σχέση μεταξύ mRNA και πρωτεΐνης [12-14]. Επιπλέον, αυτές οι μελέτες έχουν εστιάσει στην ογκο-φυσιολογική συγκρίσεις αντί των κατανομών συγκέντρωσης σε όλο το δίκτυο, το οποίο έχει μια διαφορετική, αλλά παρ ‘όλα αυτά είναι σκόπιμο, βιολογία σχετίζονται με την ανάλυση της.

Advances in μάζα πρωτεομική βασίζονται φασματομετρία επέτρεψαν για στην ταυτοποίηση βάθος και ποσοτικοποίηση των πρωτεϊνών θηλαστικών από βιολογικά δείγματα [15-17]. Οι τεχνολογίες αυτές έχουν επίσης τη δυνατότητα για τις εκτιμήσεις της πρωτεΐνης αφθονίας από βιολογικά δείγματα χρησιμοποιώντας μοντέλα παλινδρόμησης. Με αυτά τα δεδομένα στο χέρι, τότε είναι δυνατόν να αξιολογηθεί η κατανομή των συγκεντρώσεων πρωτεΐνης διαμέσου της μεταβολικής δίκτυο και να γίνουν ποσοτικές αξιολογήσεις των ενζύμων αφθονία σε όλη οδούς, στα σημεία διακλάδωσης όπου μεταβολικές ροές αποκλίνουν, και για ένζυμα που χρησιμοποιούν κοινά υποστρώματα. Ως εκ τούτου, διεξάγεται αυτή την ανάλυση και αποκάλυψε πολλά εκπληκτικά αποτελέσματα που αφορούν την οργάνωση των συγκεντρώσεων της πρωτεΐνης σε όλο το ανθρώπινο δίκτυο μεταβολισμού.

Μέθοδοι

Επιμέλειας του Μεταβολικού, βάσει διαδρομής, Proteome

για να ξεκινήσετε την ανάλυσή μας θεωρήσαμε τον πίνακα γραμμή κυττάρων NCI-60 το οποίο είναι ένα σύνολο από κυτταρικές σειρές που αναπτύχθηκε και συντηρείται από το Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου, που έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς για την ολοκληρωμένη μοριακή ανάλυση και η ευαισθησία των χαρακτηριστικών των ναρκωτικών [18]. Η πρωτεομική ποσοτικού προσδιορισμού για τον πίνακα NCI-60 κάνει χρήση ενός αριθμού τυποποιημένων αντίγραφο κυτταρικής πρωτεΐνης (CPC) μετρικό (βλέπε Πίνακα S1), το οποίο προέρχεται από το σήμα Δωρεάν Ποσοτικοποίηση (LFQ) ποσοτικοποίηση από Gholami et al. [19]. Η proteome σύνολο δεδομένων NCI-60 που περιέχει τα δεδομένα LFQ είναι ελεύθερα διαθέσιμο σε https://wzw.tum.de/proteomics/nci60. Αρχίσαμε φιλτράροντας τις πρωτεΐνες στο σύνολο δεδομένων CPC που εντοπίστηκαν σε ένα μόνο δείγμα ή τύπο ιστού. Αυτές δείγμα πρωτεΐνες που περιέχονται, επίσης, ένα πολύ χαμηλότερο μέσο όρο CPC από ό, τι όλα τα άλλα δείγματα (~ 3000 CPC vs 71.000 CPC) αναφέροντας ότι δεν μπορεί να είναι σχετικές για την πραγματοποίηση της παγκόσμιας προβλέψεις για το μεταβολισμό. Κάθε πρωτεΐνη σε αυτήν τη λίστα χαρτογραφήθηκε σε 86 γνωστές οδούς μεταβολισμού χρησιμοποιώντας την Εγκυκλοπαίδεια του Κιότο γονιδίων και γονιδιωμάτων (KEGG, Release 69.0, 1 Ιανουαρίου του 2014) χαρτογράφηση των γονιδίων σε οδούς. Οποιαδήποτε πρωτεΐνη που συμπεριλήφθηκε σε ένα τουλάχιστον μονοπάτι συμπεριλήφθηκε ως μέρος της μεταβολικής πρωτεώματος. Οι μέσες τιμές CPC σε όλες τις κυτταρικές σειρές για κάθε μεταβολικές και μη μεταβολικές πρωτεΐνης χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό του μεταβολικού ποσοστό. Τα ποσοστά μονοπάτι υπολογίστηκαν με παρόμοιο τρόπο, όμως, μία πρωτεΐνη θα μπορούσαν να συμμετέχουν σε πολλαπλές οδούς, και έτσι το άθροισμα όλων των ποσοστών δεν ισούται απαραίτητα 100%. Για τον υπολογισμό των διαφόρων λειτουργιών κατανομή πιθανοτήτων των διαφόρων κατηγοριών πρωτεϊνών, όλες οι μετρήσεις CPC σε όλη την κυτταρικές γραμμές εισάγονται σε PRISM (έκδοση 6.03), με ένα τυποποιημένο ανάλυση κέντρα υπολογιστών bin.

γλυκόλυση Διαδρομή Ανάλυση

Για κάθε πρωτεΐνη που εμπλέκεται στην οδό γλυκόλυση /γλυκονεογένεση από τη βάση δεδομένων KEGG, η κατανομή ταξινομήθηκε ως τιμές CPC σε όλες τις κυτταρικές σειρές. Ο πυρήνας γλυκολυτικής οδού ορίστηκε ως τα προοδευτικά βήματα μέσω των οποίων εισέρχονται γλυκόλυσης η γλυκόζη μετατρέπεται σε γαλακτικό ή μπορεί να εκτραπούν σε πολλαπλά διαφορετικά βιολογικά μονοπάτια. Για να απεικονίσει τις διαφορές στις μετρήσεις πρωτεΐνης σε όλη πυρήνα γλυκόλυση, ένα μονοπάτι δημιουργήθηκε το Cytoscape (έκδοση 3.1.1) με το μέγεθος των κόμβων που αντιστοιχεί στο μέσο CPC των αντίστοιχων πρωτεϊνών [20,21].

Υποκατάστημα Point Ανάλυση

για να απομονώσουν τις μεταβολικές οδούς που περιέχει διακλάδωση βήματα, χρησιμοποιήσαμε την Recon 2.2 στοιχειομετρία της μήτρας σε ξεχωριστές πορείες, όπου ένα μόνο μεταβολίτη λειτούργησε ως ένα αντιδραστήριο σε πολλές διαφορετικές αντιδράσεις, αυτά ορίζονται ως τα καταστήματά μας [ ,,,0],22]. Δεδομένου ότι ορισμένοι κλάδοι θα μπορούσε να περιλαμβάνει περισσότερες από μία αντιδρώσα μεταβολίτη, θα αποκλειστούν τυχόν επαναλήψεις που παράγονται αναζήτησής μας. Για κάθε σύνολο κλάδων (κάθε σύνολο έχει τον ίδιο αντιδραστήριο μεταβολίτης) συμπεριλάβαμε μόνοι όπου όλες κατάλυση ενζύμων περιλήφθηκαν στις μεταβολικές πρωτεώματος μας. Υπολογίσαμε δύο μετρήσεις από τα CPC αυτών ένζυμα διακλάδωσης, το καθένα με βάση τον αριθμό των θεωρούνται ένζυμα. Για όλες τις διακλαδώσεις μονοπάτια που κατατάσσονται τα εμπλεκόμενα ένζυμα με βάση το μέσο CPC τους σε όλες τις κυτταρικές σειρές, με τη διακλάδωση απόκλιση (BD) βαθμολογία ορίζεται ως εξής: Για διακλάδωση σημεία όπου υπήρχαν τουλάχιστον τρεις διαφορετικές δυνατότητες προϊόντος, redid αυτόν τον υπολογισμό, αυτή τη φορά συμπεριλαμβανομένων των τριών κορυφαίων κατάταξη ενζύμων, αντί απλά να τα κορυφαία 2.

στη συνέχεια διαχωρίζονται τα κλαδιά σε 2 επιπλέον κατηγορίες-ένας τρόπος κλίνει διαβάσεις, όπου διακλάδωση βαθμολογίες παράγεται ένα σκορ παραπάνω. 8, και κατανέμεται εξίσου μονοπάτια όπου η κορυφή 2 BD σκορ ήταν λιγότερο από ό, τι. 2 ή 3 πρώτες BD σκορ ήταν μικρότερη από 0. Καταστημάτων διηθούνται για να βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν αντιδράσεις επαναλαμβάνονται σε κάθε σετ. Και για τις δύο σειρές των καταστημάτων, είτε στην κορυφή 2 ή 3 πρώτες εμπλεκόμενα ένζυμα-εξαρτώμενη των οποίων ο τύπος της βαθμολογίας χρησιμοποιήθηκε για να διαφοροποιήσει τους, διαχωρίστηκαν και αντιστοιχίζονται με τις αντίστοιχες πορείες τους KEGG. Για κάθε σετ, ο αριθμός των ενζύμων που εμπίπτουν σε κάθε μονοπάτι ήταν αθροίζονται και ακριβής δοκιμή ενός Φίσερ έγινε για να δούμε αν υπήρχαν μονοπάτια που διέφεραν σημαντικά μεταξύ των δύο διακλαδώσεις σύνολα. Αναλογίες μετρήσεις υπολογίζεται διαιρώντας τον αριθμό των εμπλέκεται Ένα Όψης ένζυμα από τον αριθμό των ισομερώς κατανεμημένα Ένζυμα για κάθε μία από τις οδούς KEGG.

συμπαράγοντα Ανάλυση

Εμείς ορίζεται οξειδοαναγωγάσες όπως πρωτεΐνες που είτε είχαν NADP + /NADPH ή NAD + /NADH ως αντιδρώντων ή των προϊόντων. Αμφότερα τα αντιδραστήρια και τα προϊόντα συμπεριλήφθηκαν έτσι ώστε να επιτρέπει για πρωτεΐνες με αναστρέψιμες αντιδράσεις. Οι αριθμοί των κατάλληλων αντιδράσεων ΕΚ εξήχθησαν χρησιμοποιώντας τη βάση δεδομένων Braunschweig ένζυμο (BRENDA, Release 2014,2, Ιούλιος 2014) της βάσης δεδομένων και στη συνέχεια να αντιστοιχίζονται με τα κατάλληλα τους UniProt (Release 2013_11) ή Εηίτεζ (ημερομηνία έκδοσης 15 Δεκ

ου 2013) αναγνώρισης [22] . Πραγματοποιήσαμε μια παρόμοια ανάλυση για αμινοτρανσφερασών, αντικαθιστώντας ενώσεις NAD με α-κετογλουταρικό, προκειμένου να παρακολουθούν τη χρήση του αζώτου σε όλο το κύτταρο. Μια πλούσια σε γραφικά αναπαράσταση της χρήσης συμπαράγοντα δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας Cytoscape.

Κινητική Παράμετρος Ανάλυση

Για κάθε μεταβολικής πρωτεΐνης χρησιμοποιήσαμε τη βάση δεδομένων BRENDA για να εξαγάγετε όλα τα αναφερόμενα πειραματικά Κ

αξίες Μ. Η διεπαφή Simple Object Access Protocol (SOAP) χρησιμοποιήθηκε για την απόκτηση κινητικές ιδιότητες για όλες τις μεταβολικές πρωτεΐνες. Αποκλείσαμε όλες τις τιμές δεν αναφέρεται ως ένα πείραμα άγριου τύπου (όπως Κ

αξίες M που λαμβάνονται μετά από μια μετάλλαξη της πρωτεΐνης) και περαιτέρω εξευγενισμένα τη λίστα με εξαίρεση τυχόν μετρήσεις ακραία. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται μια προηγουμένως δημοσιευμένο κατάλογο των διαθέσιμων ΔG ° αξιών [23] καταγράφεται στο αρχείο καταγραφής

10 (CPC), συνδεθείτε

10 (Κ

Μ), ΔG ° τιμές για τις πρωτεΐνες για τις οποίες έχουμε λάβει όλα τα τρία αυτών των μεταβλητών (βλέπε S2 πίνακα). Για την ανάλυση συνδεσιμότητα, CPC, ΔG ° και Κ

αξίες Μ κλιμακώνονται μεταξύ 0 και 1, στη συνέχεια, οπτικοποιούνται σε Cytoscape και το χέρι κατανέμονται σε τέσσερις ομάδες.

Αποτελέσματα

Παγκόσμια Ανάλυση μεταβολικό Proteome

Για τη διερεύνηση της έκφρασης και ποσοτικοποίηση των μεταβολικών πρωτεϊνών μαζευτήκαμε για πρώτη φορά το υποσύνολο των πρωτεϊνών που εμπλέκονται στο μεταβολισμό. Θεωρήσαμε ένα πρόσφατο σύνολο δεδομένων που χρησιμοποιούνται βαθιά πρωτεομική μετρήσεις σε όλη την NCI-60 του πίνακα κυτταρική σειρά και ένα μοντέλο παλινδρόμησης για την εκτίμηση της πρωτεΐνης αφθονία από τα δεδομένα φασματομετρίας μάζας (S1 πίνακα) [19]. Ορίσαμε μεταβολική πρωτεΐνες όπως κάθε πρωτεΐνη εκχωρηθεί σε μια γνωστή μεταβολική οδό στη βάση δεδομένων KEGG [3,24]. Ποσοτικοποίηση το σχετικό μέγεθος αυτού του υποσυνόλου, βρήκαμε ότι κατά μέσο όρο, κατά μήκος των 59 κυτταρικών σειρών που μετράται, το μεταβολικό συστατικό αντιπροσώπευε περίπου το 18,5% του συνολικού proteome (Εικ. 1α). Κατά την εξέταση της κατανομής παρατηρήσαμε επίσης μια προσέγγιση συνδεθείτε κανονική κατανομή και διαπίστωσαν ότι η κατανομή του μεταβολισμού των πρωτεϊνών ακολούθησε περίπου την ίδια πορεία με εκείνη του συνολικού διανομής πρωτεϊνών (Εικ. 1β).

(α) διάγραμμα πίτας diagraming το συνολικό ποσοστό των μεταβολικών πρωτεϊνών σε όλες τις κυτταρικές σειρές. Οι μεταβολικές πρωτεΐνες διαφοροποιούνται από ένα διαφορετικό χρώμα ένθετο. (Β) συνάρτηση κατανομής πιθανότητας του αντιγράφου κυτταρικής πρωτεΐνης αξίες (CPC) για όλες τις πρωτεΐνες και τις μεταβολικές υποσύνολο-διαφορετικά υποσύνολα σημειώνονται με διαφορετικά χρώματα. Σύνδεση

10 τιμές ομαδοποιημένων με μια διαφορά κάδο 10

0,3 και η σχετική συχνότητα, ή το ποσοστό των αξιών που εμπίπτουν σε αυτή κάδο, χαράχθηκαν.

Η

Εξετάζοντας τις πρωτεΐνες που περιλαμβάνουν μεταβολικών ενζύμων , θα ταξινομηθούν οι πρωτεΐνες σύμφωνα με τις 86 μεταβολικές KEGG μεταβολικές οδούς είχαν ανατεθεί. Επειδή μια μοναδική πρωτεΐνη είναι συχνά εμπλέκονται σε πολλές βιοχημικές αντιδράσεις, δεν περιορίζουν κάθε πρωτεΐνη σε μια μοναδική οδός, αλλά υπολογίζεται κάθε πρωτεΐνη σε κάθε μια από τις πορείες στην οποία ανήκε το ένζυμο. Των μονοπατιών 86 KEGG, βρήκαμε 6 οδοί δεν περιέχει κανένα ανιχνεύονται πρωτεΐνες και δεν εξετάσουμε περαιτέρω αυτά τα μονοπάτια. Με βάση αυτή τη διαίρεση ήμασταν σε θέση να ποσοτικοποιήσει τις συνολικές μετρήσεις πρωτεΐνης και κλάσμα όλων των πρωτεϊνών που εμπλέκονται σε μια ειδική διαδρομή κατά μήκος του συνόλου των κυτταρικών σειρών (Εικ. 2). Αρκετά δραματικά, οι συγκεντρώσεις των γλυκολυτικών ενζύμων βρέθηκαν να είναι πολύ μεγάλο και συνολικά είχε ως αποτέλεσμα σχεδόν το ήμισυ της συνολικής ποσότητας της πρωτεΐνης κατανεμήθηκε σε μεταβολικά ένζυμα στα κύτταρα. Αυτό το εύρημα πιθανότατα επιβεβαιώνει την υπόθεση ότι το μεγαλύτερο μέρος της μεταβολικής ροής λαμβάνει χώρα μέσα γλυκόλυση και τον μεταβολισμό κεντρική άνθρακα [1,25-29]. Είναι σημαντικό ότι τα ένζυμα που εμπλέκονται στην κιτρικό οξύ Κύκλου (TCA) ήταν τυπικά μία τάξη μεγέθους ή δύο κατώτερες στην έκφραση από εκείνες στη γλυκόλυση και αυτούς τους αριθμούς μέρος όρια επί της ροής που μπορεί να διατηρείται σε κάθε ένα από αυτά τα μονοπάτια. Άλλες οδοί των οποίων υποστρωμάτων προέρχονται άμεσα από γλυκολυτικά άνθρακα, όπως το μονοπάτι φωσφορικής πεντόζης και αυτές που αφορούν τη σύνθεση των λιπαρών οξέων-επίσης είχαν πολύ μικρότερες συγκεντρώσεις πρωτείνης από εκείνες της γλυκόλυσης.

Για κάθε διανομή η διάμεσος, τυπικές αποκλίσεις, max, και min υποδεικνύονται. Κύριο θέμα περιέχει μια μεγεθυμένη ματιά στα μονοπάτια με τα υψηλότερα ποσοστά μεταβολικού proteome.

Η

Ανάλυση της γλυκόλυσης

Παρατηρήσαμε ότι το ποσοστό της proteome ότι τα καρκινικά κύτταρα να αφιερώσει νάνοι γλυκόλυση η πρωτεΐνη ποσό που διατίθεται για άλλες μεταβολικές οδούς (Εικ. 2). Αυτό είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτο δεδομένου ότι οι μόνες 32 πρωτεΐνες ανατεθεί γλυκολυτική οδό, ενώ πορείες όπως Πουρίνης του μεταβολισμού, πυριμιδίνης του μεταβολισμού, και οξειδωτική φωσφορυλίωση είχαν ανατεθεί πάνω από 60 πρωτεΐνες. Παρά το γεγονός ότι υπάρχει μεταβλητότητα κατά μήκος των κυτταρικών γραμμών, αυτή η ανάλυση δείχνει ότι γλυκολυτικά πρωτεΐνες μπορούν να αντιπροσωπεύουν έως και το 10% του συνόλου των πρωτεϊνών σε ένα καρκινικό κύτταρο. Παρατηρούμε επίσης μια διφασικότητα για τη διανομή όλων των γλυκολυτικών πρωτεϊνών που προκύπτει από μια πληθώρα πρωτεϊνών υψηλής έκφρασης και μερικές ισομορφές εμφανίζουν μικρότερα επίπεδα έκφρασης (Εικ. 3b). Αυτή η παρατήρηση, στη συνέχεια, μας κίνητρο για την περαιτέρω διερεύνηση της οργάνωσης της έκφρασης της πρωτεΐνης σε γλυκόλυση. Εξετάσαμε τα ένζυμα κατά μήκος της διαδρομής με τη σειρά που συμβαίνουν οι ενζυματικές αντιδράσεις. Είναι ενδιαφέρον ότι, μια μη μονότονη πρότυπο αναδύεται στην εξέλιξη των επιπέδων του ενζύμου όπως η γλυκόζη μεταβολίζεται μέσω γλυκόλυσης να αποδώσει γαλακτικό, με κορυφή στο φωσφορυλίωση του γλυκεραλδεϋδο-3-φωσφορικής προς 1,3-biphosphoglycerate-καταλύεται από αφυδρογονάση 3-φωσφορικής αφυδρογονάση (GAPDH) -και επιπλέον αργότερα αιχμή που συμβαίνουν στη μετατροπή της 2-φωσφογλυκερικής να φωσφοενολοπυροσταφυλικό-καταλύεται από ενολάση (Σχ. 3c). Αυτό προφανώς μη τυχαίο σχέδιο πιθανόν έχει βιολογικές συνέπειες στον τρόπο έλεγχος του μεταβολισμού διανέμονται σε όλη την οδό και, ενδεχομένως, τον τρόπο υποκατάστημα σημεία στην οδό συντονισμένες. Ως εκ τούτου, προσπάθησε να διερευνήσει περαιτέρω το υποθετικό σχέση.

(α) Κατανομή των αξιών αντίγραφο κυτταρικής πρωτεΐνης (CPC) για όλες τις γλυκολυτικό /γλυκονεογενετικών πρωτεϊνών σε όλες τις κυτταρικές σειρές. Για κάθε πρωτεΐνη η διάμεσος, τυπικές αποκλίσεις, max και min υποδεικνύονται. (Β) συνάρτηση κατανομής πιθανότητας των τιμών CPC για όλες τις μεταβολικές πρωτεΐνες και τα γλυκολυτικό /γλυκονεογενετικών υποσύνολο-διαφορετικά υποσύνολα σημειώνονται με διαφορετικά χρώματα. Τιμές ομαδοποιημένων με μια διαφορά κάδο 10

0,2 και η σχετική συχνότητα, ή το ποσοστό των αξιών που εμπίπτουν σε αυτή κάδο, χαράχθηκαν. (Γ) Διανομή 11 γλυκολυτικό πρωτεϊνών σε μια διαδοχική σειρά οδού. Κέντρο κουκίδα υποδεικνύει μέση τιμή CPC για κάθε πρωτεΐνη με μπάρες που δείχνει τις μετρήσεις max και min σε όλες τις κυτταρικές σειρές. (Δ) διάγραμμα Μονοπάτι της δραστηριότητας γλυκόλυση. Μπλε τετράγωνα υποδεικνύουν διακλάδωση σε άλλα βιολογικά μονοπάτια, μπλε εξάγωνα δείχνουν ενδιάμεσους μεταβολίτες, και μωβ κύκλοι δείχνουν την αντίδραση ένζυμα. Μέγεθος μοβ κύκλο είναι ανάλογη με τη μέση τιμή CPC για το εν λόγω ένζυμο σε όλες τις κυτταρικές σειρές.

Η

Πολυάριθμες σημεία κατά μήκος της μετατροπής της γλυκόζης σε γαλακτικό συμβεί με την οποία το υπόστρωμα μπορεί να εκτραπεί προς άλλο μονοπάτι και έτσι μια άλλη τελικό προΪον. Στην πραγματικότητα, πολλοί έχουν προτείνει ότι η ενισχυμένη μεταβολισμό της γλυκόζης που παρατηρείται σε καρκινικά κύτταρα είναι συνέπεια μιας μεταβολικής προσαρμογής για την αύξηση της εκτροπής των γλυκολυτικών ενδιάμεσων να βιοσυνθετικών οδών [1,3,30,31]. Να διερευνήσει το βαθμό στον οποίο γλυκολυτικής ροής μπορεί να εκτραπεί σε ένα προϊόν διαφορετικό από το γαλακτικό, συγκρίναμε τις γλυκολυτικό επίπεδα έντασης του ενζύμου με τα επίπεδα του σημείου διακλάδωσης (BP) ένζυμα που δρουν στο ίδιο υπόστρωμα (Σχ. 3δ). Βρήκαμε ότι σε όλη γλυκόλυση τα επίπεδα έκφρασης των ενζύμων BP ήταν σημαντικά χαμηλότερα από ό, τι τα ένζυμα που αντιστοιχεί στην κύρια οδό. Ενδιαφέρουσες ωστόσο, ήταν ότι σε ορισμένα σημεία διακλάδωσης, όπως μία που προέρχεται από 3-φωσφογλυκερική, η έκφραση του ενζύμου που καταλύει την δεσμευμένη βήμα προς την διακλάδωση αναβολική οδό ήταν συγκρίσιμη και σε μερικές περιπτώσεις ανάλογα με την έκφραση του αντίστοιχου ενζύμου σε γλυκόλυση . Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτό συμβαίνει στο στάδιο phosphoglyceromutase (PGAM) στη γλυκόλυση στο οποίο 3PG μπορούν να συνεχίσουν να μεταβολίζονται μαζί γλυκόλυση ή μπορεί να εκτραπούν σε de novo σύνθεση σερίνης από την οξείδωση μέσω της αφυδρογονάσης φωσφογλυκερικού (PHGDH). Αν και κατά μέσο όρο η συγκέντρωση του PHGDH ήταν χαμηλότερη, σε πολλές καρκινικές κυτταρικές γραμμές, η συγκέντρωση του PHGDH ήταν συγκρίσιμη ή ακόμη και μεγαλύτερη από εκείνη του PGAM σε ορισμένες περιπτώσεις.

Παγκόσμια Branch Point Analysis

Δεδομένου τα ενδιαφέροντα ευρήματα που παρατηρήθηκαν σε γλυκόλυση, είμαστε δίπλα προσπάθησε να αξιολογήσει συστηματικά δομή συγκέντρωση της πρωτεΐνης σε όλο το ανθρώπινο μεταβολικό δίκτυο. Για την ανάλυση των σχετικών επιπέδων των ενζύμων BP εκτός του πυρήνα γλυκολυτικής οδού, χρησιμοποιήσαμε τη βάση δεδομένων Recon 2 να εξάγει όλα τα σημεία στις γνωστές μεταβολικές οδούς όπου συνέβη ένα ΒΡ. Η ΒΡ διηθούνται ώστε να περιλαμβάνει μόνο εκείνες που περιέχονται πρωτεΐνες ανιχνεύονται στην ποσοτική σύνολο δεδομένων πρωτεομική. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα το φιλτράρισμα 251 BPs με τουλάχιστον δύο μετρούνται ένζυμα, και 105 με τουλάχιστον τρία. Για κάθε BP, υπολογίσαμε δύο ξεχωριστές βαθμολογίες Branch Απόκλιση (Σχ. 4α, βλέπε Μέθοδοι) με βάση είτε τα κορυφαία δύο ή τρεις πιο υψηλά εκφραζόμενες πρωτεΐνες που εμπλέκονται στον κλάδο. Ο πρώτος όρος εξέτασε το κλάσμα της συγκέντρωσης πρωτεΐνης στο υψηλότερο άφθονη πρωτεΐνη που εμπλέκεται στον κλάδο σε σχέση με το δεύτερο υψηλότερο πρωτεΐνη. Η δεύτερη εξέτασε το κλάσμα της συγκέντρωσης πρωτεΐνης στο υψηλότερο άφθονη πρωτεΐνη που εμπλέκεται στον κλάδο σε σχέση με το δεύτερο και το τρίτο υψηλότερο πρωτεΐνη. Μια επιθεώρηση αυτών των βαθμολογιών (Εικ. 4γ) αποκάλυψε ένα μη κατανομή Gauss με μια κορυφή κοντά το ένα για το πρώτο μετρική (Εικ. 4β). Για την βαθμολογία που εξέτασε τις δύο υψηλότερες εκφρασμένων πρωτεϊνών, βρέθηκε ότι η κατανομή κορυφώθηκε σε ένα υποδεικνύοντας ότι η πιο κοινή εμφάνιση σε περιπτώσεις BPs κατά μήκος του ανθρώπινου μεταβολικού δίκτυο ήταν όταν τα επίπεδα πρωτεΐνης συμπυκνώθηκαν μήκος ενός κύρια οδός μεταβολισμού. Ωστόσο, παρατηρήθηκε επίσης ότι υπάρχουν πολλές εξαιρέσεις η κατανομή εμφάνισε μια μακριά ουρά με επαρκή πυκνότητα κοντά στο μηδέν. Μια επιθεώρηση του ιστογράμματος για τη δεύτερη μετρική (Εικ. 4γ) αποκάλυψε μια παρόμοια δομή με τη σαφή διάκριση που δείχνει ότι, στην ουρά, οι συγκεντρώσεις πρωτεΐνης κατανεμημένες κατά μήκος πολλαπλά ένζυμα και έτσι μέσω πολλαπλών διαδρομών. Είμαστε δίπλα διερευνηθεί ποια μονοπάτια τείνουν να έχουν πρωτεΐνες κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλη σημείων διακλάδωσης και τα οποία έτειναν να έχουν την έκφραση που συμβαίνουν σε μία μόνο διαδρομή. Διαπιστώθηκε ότι για τα σημεία διακλάδωσης με κύρια οδός, μονοπάτια περιλαμβάνουν βιοσύνθεση των λιπαρών οξέων, το μεταβολισμό των λιπαρών οξέων, και ο μεταβολισμός αλανίνης πιο συχνά παρατηρούνται. Η παρατήρηση αυτή είναι εμφανής τόσο στα στατιστικά στοιχεία (Εικ. 4d) και την αναλογία των μετρήσεων (Εικ. 4ε). Για οδούς με πρωτεΐνη κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλη σημείων διακλάδωσης, η μόνη στατιστική σήμα που παρατηρήθηκε ήταν στο μεταβολισμό των πουρινών, χωρίς άλλες στατιστικές σήματα για κοινές οδούς παρατηρούνται γεγονός που υποδηλώνει ότι αυτά τα κέντρα ήταν διάσπαρτα τυχαία σε όλο το μεταβολικό δίκτυο.

( α) Διάγραμμα αποσαφήνιση μέθοδος για τον υπολογισμό διάφορες βαθμολογίες Υποκατάστημα Απόκλιση σε 2 διαφορετικές περιστάσεις. Πορτοκαλί τετράγωνα υποδεικνύουν αντιδρώντων και των προϊόντων των μεταβολιτών με μπλε οβάλ αναφέροντας τις αντιδρούν ένζυμα. (Β) Ιστόγραμμα του Κλάδου Απόκλιση Scores βασίζεται στην κορυφή 2 τιμές. Κάθε κάδος είναι κατώτερο άκρο χωρίς αποκλεισμούς με μέγεθος κάδο 0,1. (Γ) Ιστόγραμμα του Κλάδου Απόκλιση βαθμολογίες βασίζονται σε κορυφαία 3 αξίες. Κάθε κάδος είναι κατώτερο άκρο χωρίς αποκλεισμούς με μέγεθος κάδο 0,1. (Δ) Οικόπεδο αναφέροντας τις p-τιμές για τις πορείες που έχουν σημαντικά διαφορετικές μετρήσεις σε μονόπλευρη και κατανέμεται εξίσου μονοπάτια (που ορίζεται ως τιμή p & lt? 0,05). (Ε) Αναλογία μονόπλευρη μετράει να κατανέμεται εξίσου μετράει για σημαντικές οδούς.

Η

συμπαράγοντα Ανάλυση

Ένα άλλο πολύτιμο συμπέρασμα που μπορεί να εξαχθεί από αυτό το είδος του συνόλου δεδομένων θα είναι το πώς ορισμένες οι συμπαράγοντες ή κρίσιμα υποστρώματα κατανέμονται σε ορισμένες ενζυμικές αντιδράσεις. Εξετάσαμε την κατανομή των ενζύμων που χρησιμοποιούνται ορισμένα συμπαράγοντες, και θεωρείται μια ανάλυση των ζωτικής σημασίας κυτταρικές μεταβολικές λειτουργίες, όπως η διατήρηση του δυναμικού οξειδοαναγωγής που αφορούν τόσο απαραίτητη συμπαράγοντες NADH και NADPH και την αφομοίωση του αζώτου.

Προσπαθήσαμε να αναλύσουμε πρώτα η σχετική χρήση του αζώτου, ή οποία αμινοτρανσφεράσες ήταν πιο διαδεδομένη μέσα σε ένα κύτταρο. Χρησιμοποιώντας τη βάση δεδομένων BRENDA απομονώσαμε όλα αμινοτρανσφερασών που εντοπίστηκαν εντός του συνόλου δεδομένων, και διαπίστωσε ότι ένα από τα πιο άφθονα ένζυμα ήταν GOT2, GLUD1 και IDH2 (Εικ. 5). Μαζί η διαπίστωση αυτή προσδιορίζει τους βασικούς κόμβους στην αφομοίωση του αζώτου. Είμαστε δίπλα θεωρείται η αξιοποίηση των συμπαράγοντες που εμπλέκονται στην οξείδωση και αναγωγή, NADP

+ /NADPH, και NAD

+ /NADH. Αρχικά θεωρείται NAD

+ /NADH και βρέθηκε, σε συμφωνία με την παρατήρηση μας ότι γλυκολυτικά ένζυμα αποτελούν τα πιο άφθονα ένζυμα στα κύτταρα, ώστε GAPDH και LDH που αποτελείται πλέον από τη συγκέντρωση πρωτεΐνης που χρησιμοποιείται για οξειδοαναγωγικές συνδυασμένες αντιδράσεις NADH μεσολάβηση σε κύτταρα. Χαμηλότερης αφθονίας ήταν αυτά τα ένζυμα που εμπλέκονται στον κύκλο TCA και αντιδράσεις βιοσύνθεσης και συντήρησης στο δευτερογενή μεταβολισμό. Για NADPH, σύμφωνα με πρόσφατα ευρήματα που έχουν εντοπίσει την οξείδωση φολικών ως κύρια πηγή της κυτταρικής NADPH, το ένζυμο MTHFD είναι ένα από τα πιο άφθονα ένζυμα που συνθέτουν NADPH [32]. Ένας μεγάλος καταναλωτής της NADPH ήταν συνθάσης των λιπαρών οξέων (FASN), η οποία είναι σύμφωνη με την ανάγκη για

de novo

λιπιδίων σύνθεση που χρησιμοποιείται στο σχηματισμό της μεμβράνης του πλάσματος σε ταχέως πολλαπλασιασμό των κυττάρων. Και οι δύο μεγάλοι καταναλωτές (LDHA, FASN) και οι παραγωγοί (GAPDH, MTHFD και MDH2) του NAD (P) H είναι αντικείμενο σημαντικών ερευνητικών προσπαθειών και στόχων φάρμακο κατά του καρκίνου [11,33-36].

διάγραμμα δικτύου της γλυκόλυσης που απεικονίζει την αφθονία των αμινοτρανσφερασών και ενζύμων που χρησιμοποιούν NAD (P) /NAD (Ρ) η ως συμπαράγοντα. Το μέγεθος των κόμβων αντιστοιχεί στη μέση αφθονία των πρωτεϊνών.

Η

Οι συσχετισμοί με κινητικές παραμέτρους

Τελικά, διαπιστώνουμε ότι ο ρυθμός της αντίδρασης ή η ροή μέσω ενός σημείου στο μεταβολισμό περιλαμβάνει όχι μόνο η συγκέντρωση του ενζύμου, αλλά κινητικές παράμετροι και οι θερμοδυναμική των χημικών ενώσεων που εμπλέκονται στην αντίδραση, καθώς και. Αυτές οι παράμετροι περιλαμβάνουν την σταθερά Michaelis (Κ

Μ) και πρότυπο Gibbs Δωρεάν Energies (ΔG °) από τις αντιδράσεις (S2 Πίνακας). Ως εκ τούτου, ερευνήθηκε η σχέση μεταξύ αυτών των τριών θεμελιωδών παραμέτρων. Παραδόξως δεν υπάρχει συσχέτιση μεταξύ του μέσου επιπέδου της πρωτεΐνης και ΔG ° (Σχ. 6α), Κ

αξίες Μ και ΔG ° (Σχ. 6β), και παρατηρήθηκαν μέσο επίπεδο πρωτεΐνης και Κ

αξίες Μ (Σχ. 6c). Για να αποκτήσουν επιπλέον γνώσεις σχετικά με την σχέση μεταξύ αυτών των τριών μεταβλητών, μπορούμε οπτικοποιούνται επίσης αυτές τις τρεις μεταβλητές μαζί για κάθε ένζυμο. Χρησιμοποιώντας αυτή την προσέγγιση που διακρίνονται 4 ομάδες (Εικ. 6δ). Το μεγαλύτερο μέρος των ενζύμων οπτικοποιούνται με τον τρόπο αυτό είχε μέτρια ΔG °, Κ

αξίες Μ και αριθμούς αντίγραφο πρωτεΐνη (ομάδα 1) και επομένως υπεύθυνος για τη συνολική έλλειψη αντιστοιχίας μεταξύ αυτών των τριών μεταβλητών. Αυτό το εύρημα έρχεται σε αντίθεση με μια προηγουμένως κατείχε υπόθεση ότι οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις πρωτεΐνης που απαιτείται για τις αντιδράσεις κοντά στην ισορροπία [37]. Επιπλέον, η ανάλυση αυτή παρέχει επίσης ισχυρές ενδείξεις ότι κάθε μία από αυτές τις θεμελιώδεις μεταβλητών για ένα κυψελοειδές μεταβολική αντίδραση αποσυνδέεται επιτρέποντας την ανεξάρτητη ρύθμιση των τριών αυτών παραμέτρων για την εξέλιξη του ανθρώπινου μεταβολικού δίκτυο. Επίσης, αυτή η έλλειψη συσχέτισης δείχνει ότι, συνολικά, η έκφραση της πρωτεΐνης είναι χαρακτηριστική του ρυθμού αντίδρασης αφού η K

Μ και ΔΟ ° για κάθε αντίδραση που περιλαμβάνει μια δεδομένη συγκέντρωση πρωτεΐνης φαίνεται ασυσχέτιστες. Υπήρχαν όμως μερικές εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα. Πρώτον, οι πρωτεΐνες της ομάδας 2 (Εικ. 6d) αντιστοιχούσε σε μεγάλο βαθμό με τις προηγουμένως αναφερθείσες γλυκολυτικά πρωτεΐνες χωρίς εμφανή μεγάλο K

M ή πολύ χαμηλές ΔG ° αξίες. Αυτό αντιστοιχεί με την έννοια ότι αυτές οι πρωτεΐνες θα πρέπει να εκφράζεται έντονα για την εξασφάλιση υψηλού γλυκολυτικής ροής που μπορεί να οδηγήσει στην συσσώρευση του γλυκολυτικού ενδιαμέσων και μετέπειτα αυξημένη ροή στα διάφορα βιοσυνθετική κλάδους. Οι άλλες δύο ομάδες (ομάδα 3 και 4) που περιέχονται ένζυμα είτε με πολύ μεγάλο K

τιμές Μ ή πολύ χαμηλές ° ΔΟ. Η ακραία K

αξίες Μ δείχνουν ότι αυτά τα ένζυμα χρειάζονται μια σημαντική συσσώρευση των υποστρωμάτων, προκειμένου να καταλήξει σε αισθητή προς τα εμπρός ροής, ενώ οι αντιδράσεις με πολύ χαμηλή ° ΔG είναι εξαιρετικά μη αναστρέψιμες αντιδράσεις. Πράγματι, τα τρία ένζυμα με μεγάλες K

αξίες Μ (GNPDA, GPT2 και GART) στραγγίξει άμεσα γλυκολυτικό ενδιάμεσα σε βιοσυνθετικών οδών, ενώ τρία ένζυμα με πολύ χαμηλή ΔG ° (ATIC, PPAT και QPRT) χρησιμοποιούν διφωσφορική φωσφοριβοσυλοτρανσφεράσης (PRRP) που προέρχεται από το μονοπάτι φωσφορικής πεντόζης για το NAD (P) H και σύνθεση νουκλεοτιδίου. Επίσης αρκετά ένζυμα στην ομάδα 3 (GLS, NAGS, βρώμη, GOT1 και ASL) εμπλέκονται σε αργινίνη, ασπαρτικό, το μεταβολισμό γλουταμίνη, για τις οποίες οι μεταβολίτες έχουν μερικές από τις υψηλότερες ενδοκυτταρικές συγκεντρώσεις ή /και ροές.

( α) διάγραμμα διασποράς του λογαρίθμου του μέσου K

Μ και ΔΟ ° αξίας με κάθε dot αντιπροσωπεύει ένα διαφορετικό μεταβολικό πρωτεΐνη. (Β) διάγραμμα διασποράς του λογαρίθμου της μέσης αντιγράφου κυτταρικής πρωτεΐνης (CPC) και ΔΟ ° αξιών με κάθε dot αντιπροσωπεύει ένα διαφορετικό μεταβολικό πρωτεΐνη. plot (γ) διασπορά του ημερολογίου του τόσο η μέση K

Μ και η μέση τιμή CPC με κάθε dot αντιπροσωπεύει ένα διαφορετικό μεταβολικό πρωτεΐνη. (Δ) ανάλυση σύνδεσης της ΕΠΑ, ΔG ° και Κ

αξίες M για τα διάφορα ένζυμα.

Η

Συζήτηση

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτές οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν σε δεδομένα συλλέγονται από ένα πάνελ καρκινικών κυτταρικών σειρών και όχι ανθρώπινο ιστό και κατά συνέπεια τα αποτελέσματα της ανάλυσης αυτής προηγείται με μια σειρά από περιορισμούς. Ενώ οι αναλύσεις σε κυτταρικές σειρές μπορεί συχνά να ρίξει φως σχετικά με τη συνολική κυτταρική κατανόηση, υπάρχει μεγάλη μεταβολική ποικιλομορφία μεταξύ διαφορετικών τύπων ιστών που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τα αποτελέσματα της κάθε παγκόσμιο πρωτεομική ανάλυση. Για παράδειγμα, οι καρδιομυοκύτταρα πιστεύεται να εξάγει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς τους από την οξείδωση των λιπαρών οξέων και περίπου το 50% του όγκου τους καταλαμβάνεται από τα μιτοχόνδρια [39]. Επιπλέον, έχει αποδειχθεί ότι οι συνθήκες μέσα που χρησιμοποιούνται σε καλλιέργεια ιστού έχουν σημαντική αν όχι δεσπόζουσα επιδράσεις στο μεταβολισμό των κυττάρων και τη δραστηριότητα του ενζύμου επιρροή [38-40]. Έτσι συνθήκες ειδικά για την κυτταρική γραμμή και μικροπεριβάλλον μεταβάλλει την κατανομή των πρωτεϊνών. Παρ ‘όλα αυτά, η ανάλυση των πρωτεϊνών αφθονία σε όλο το δίκτυο παρέχει γνώσεις σχετικά με συγκεκριμένα παραδείγματα για το πώς θηλαστικών καρκινικών κυττάρων διανέμουν συγκεντρώσεις ενζύμου τους

Συνολικά, θεωρήσαμε μια ανάλυση της συγκέντρωσης πρωτεΐνης των μεταβολικών ενζύμων σε όλον τον ανθρώπινων καρκινικών κυττάρων δίκτυο μεταβολική σε ένα ποικίλο αριθμό κυττάρων. Αυτή η ανάλυση αποκαλύπτει ότι ένα σχετικά απλό υπολογισμό και την εκτίμηση θα μπορούσε να αποφέρει πολλαπλά γνώσεις σχετικά με την οργάνωση του δικτύου του καρκίνου του μεταβολισμού. Σε αντίθεση με προηγουμένως κατείχε έννοιες, μεταβολικά ένζυμα δεν φαίνεται να είναι περισσότερο εντόνως εκφρασμένος από οποιαδήποτε άλλη πρωτεΐνη στα κύτταρα. Η σημαντικότερη εξαίρεση είναι η γλυκόλυση, η οποία αντιπροσώπευε το 10% του συνόλου της κυτταρικής proteome. Η αξιοσημείωτη κατανομή της συγκέντρωσης πρωτεΐνης για μία μόνο μεταβολική οδό υπογραμμίζει την κεντρική θέση στην αξιοποίηση των μεγάλων μακροθρεπτικών, γλυκόζη, η οποία χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας. Επίσης, παρέχει γνώσεις σχετικά με τις μεγάλες ροές που παρατηρούνται στη γλυκόλυση και πώς αυτές οι ροές μπορούν να είναι τόσο γρήγορα. Το εύρημα καλεί επίσης σε πολλούς μηχανισμούς ελέγχου ερώτηση που έχουν προταθεί για τη ρύθμιση γλυκόλυση. Για παράδειγμα, είναι πιθανό, ότι σε πολλές περιπτώσεις, μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις όπως ακετυλίωση ή φωσφορυλίωση δεν μπορεί να έχει μείζονα ρυθμιστικούς ρόλους αφού στοιχειομετρία τους περιορίζεται από το μικρό αριθμό των κινασών και ακετυλτρανσφεράσες που εκφράζονται για την εκτέλεση αυτών των αντιδράσεων.