Cell：科學家繪制出神經元細胞表面所有蛋白全景圖譜

　　近日，一項刊登在國際雜志Cell上的研究報告中，來自霍華德-休斯醫學研究所等機構的科學家們通過研究開發了一種新方法來重點研究特殊細胞表面覆蓋的蛋白質，相關研究結果或能幫助闡明機體發育過程中腦細胞如何形成精細化的網絡。這就好比是撒了一張小網，如今研究者就能利用這種新技術將果蠅大腦中神經元表面的所有蛋白收集起來，同時研究者還發現了20種新型分子能夠參與到發育大腦的神經連接過程中。

圖片來源：Liqun Luo

　　相關研究結果或能幫助研究人員理解大腦中的神經元形成復雜網絡的分子機制，文章中，研究人員首次研究發現，這種發現蛋白的新方法在完整的大腦組織中能夠發揮作用，并不僅僅是實驗室中培養的細胞。這項研究非常重要，因為組織環境對于細胞發育非常重要，而實驗室的細胞培養基并不能對其進行復制，截至目前為止，科學家們并沒有找到方法來監測諸如大腦等復雜組織中細胞表面的所有蛋白，而本文中研究人員所開發的新技術就能夠填補這一空白。

　　研究者Matthias Mann表示，真正讓我震撼的是后續的生物學研究，如今我們就能夠找到一種此前未知的特殊蛋白質，細胞表面是一個動態多樣的場所，尤其是細胞交流，在神經系統中，神經細胞表面的蛋白質能夠幫助細胞尋找到彼此并互聯，如今研究者想要觀察到果蠅發育大腦中直接互相連接的蛋白質的全貌，他們重點對參與形成嗅覺網絡的特殊蛋白進行了研究，嗅覺網絡能夠控制果蠅的嗅覺感知。

　　研究人員利用酶類為感興趣的蛋白及其附近的蛋白進行分子標記，隨后他們利用質譜法鑒別出了一種被標記的特殊蛋白，研究者Luo說道，他們在果蠅大腦發育特定階段制造出了嗅覺神經元特殊酶類靶向性蛋白，隨后他們將成體細胞中存在的蛋白與發育中大腦的特殊蛋白進行了對比，結果發現二者之間的差異非常驚人。研究人員共鑒別出了20種特殊蛋白，其在發育中的神經元表面非常豐富，隨后他們對這些蛋白進行一一敲除來觀察這些蛋白的缺失是否會對大腦的神經網絡產生影響，讓研究人員驚訝的是，所有20種蛋白質都參與到了果蠅嗅覺網絡的重新布線中，此外，其中很多蛋白并沒有在神經發育過程中扮演關鍵角色。

　　研究者Li表示，這種新方法或能用于免疫療法的開發中，同時還能幫助理解器官的發育或模擬疾病進展，比如，在癌細胞中細胞表面的蛋白是會被改變的，因此對這些蛋白質進行全景分析或能幫助科學家們理解組織內部癌細胞的行為。研究人員非常感興趣研究神經元是如何形成精確的連接模式的，這對于深入理解行為背后的復雜神經回路具有重要意義；研究者研究的是哺乳動物的大腦，并非果蠅，因此，首先這種方法必須針對哺乳動物進行優化，而這也是迄今為止研究人員很難達到的目標了。

　　原始出處：

　　Jiefu Li, Shuo Han, Hongjie Li, et al. Cell-Surface Proteomic Profiling in the Fly Brain Uncovers Wiring Regulators, Cell (2020). doi:10.1016/j.cell.2019.12.029