首次繪制大腦蛋白質(zhì)分布圖

日期：2015-11-06 08:45:36

正如在中世紀(jì)時(shí)地球上仍有許多未知領(lǐng)域一樣，今天的研究人員意識(shí)到，對(duì)于我們微觀世界的細(xì)胞，還有許多需要了解的東西。當(dāng)今的研究人員不是使用六分儀和羅盤，而是使用現(xiàn)代的方法，如質(zhì)譜法，來研究蛋白質(zhì)分子的世界。神經(jīng)科學(xué)家特別關(guān)注解決由數(shù)以億計(jì)個(gè)專門細(xì)胞構(gòu)成的大腦的復(fù)雜性。

為了了解大腦的功能，來自馬克斯普朗克生物化學(xué)研究所以及哥根廷實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家，首次量化了成年小鼠大腦內(nèi)的所有蛋白質(zhì)——蛋白質(zhì)組。在不同的細(xì)胞類型和腦區(qū)中有哪些蛋白質(zhì)以及它們的數(shù)量，這些信息都被概括在了一副蛋白質(zhì)分布圖中。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近的《Nature Neuroscience》雜志。延伸閱讀：蛋白質(zhì)組學(xué)幫你找到衰老的秘密。

大腦是由數(shù)千億個(gè)相互連接的細(xì)胞組成，它們彼此之間能夠相互交流。不同類型的細(xì)胞發(fā)揮不同的功能。神經(jīng)細(xì)胞傳遞和處理來自外部的刺激，不同的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞為它們提供營養(yǎng)物質(zhì)，調(diào)節(jié)大腦內(nèi)的血液流動(dòng)，幫助分離神經(jīng)纖維并在免疫系統(tǒng)中執(zhí)行任務(wù)。

細(xì)胞是由蛋白質(zhì)這種功能性構(gòu)建塊組成的。它們作為小分子機(jī)器，產(chǎn)生細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。合成蛋白質(zhì)分子的信息，被編碼在DNA和RNA中；大腦中的這些生物分子可被普遍檢測到。神經(jīng)學(xué)家Mikael Simons說：“然而，到現(xiàn)在為止，我們還不知道，在不同類型、高度專業(yè)化的細(xì)胞中到底產(chǎn)生了哪些蛋白、以及這些蛋白的數(shù)量，甚至不知道不同區(qū)域中的蛋白質(zhì)數(shù)量有何不同。為了研究這個(gè)問題，我們需要現(xiàn)代的測量和分析方法，以能夠記錄和評(píng)價(jià)這數(shù)量龐大的蛋白質(zhì)。”Matthias Mann帶領(lǐng)的研究小組，與蛋白質(zhì)研究專家一起，進(jìn)一步開發(fā)了質(zhì)譜分析技術(shù)，以一種快速、可重復(fù)性的和定量的方式，深入分析大腦蛋白質(zhì)。

他們發(fā)現(xiàn)，在成年小鼠腦中有大約13000種不同的蛋白質(zhì)。不同類型的細(xì)胞和腦區(qū)中的蛋白質(zhì)數(shù)量，以及它們彼此之間有何區(qū)別，現(xiàn)在都可以從最新建立的蛋白質(zhì)分布圖（www.mousebrainproteome.com）上發(fā)現(xiàn)。這個(gè)蛋白質(zhì)分布圖，來自于小鼠中五種不同細(xì)胞類型和十個(gè)不同腦區(qū)的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)，構(gòu)成了目前最全面的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)集。

這種深層次的蛋白質(zhì)組調(diào)查，可以作為分析大腦發(fā)育和功能的豐富資源。本文第一作者Kirti Sharma解釋說：“令人驚訝的是，在所有蛋白質(zhì)中，只有10%左右的蛋白質(zhì)是細(xì)胞特異性的。這些細(xì)胞特異性的蛋白主要存在于細(xì)胞的表面，大多數(shù)——90%的蛋白質(zhì)，存在于所有細(xì)胞類型中。研究人員基根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)，繪制的蛋白質(zhì)分布圖，就好像衛(wèi)星上看到的未被發(fā)現(xiàn)的風(fēng)景，將有助于開發(fā)新的治療方法來緩解腦疾病。