蛋白組分析在觀察靈長類腦發育過程蛋白表達變化的應用

瀏覽次數：758　發布日期：2023-8-11　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

2023年7月3日，省部共建非人靈長類生物醫學國家重點實驗室/昆明理工大學靈長類轉化醫學研究院司維/季維智課題組合作在Nature communications雜志上在線發表了題為“Spatiotemporal proteomic atlas of multiple brain regions across early fetal to neonatal stages in cynomolgus monkey”的研究成果。該研究通過構建食蟹猴大腦發育的時空蛋白組圖譜，追蹤研究了從早期胎兒到新生兒階段大腦早期發育過程，揭示了大腦不同區域之間的特異性蛋白表達動態變化，該時空蛋白組學數據填補了領域空白，為靈長類大腦發育研究提供重要基礎數據。

從胚胎期進入胎兒期后，哺乳動物中樞神經系統的發育會經歷一系列快速的分子和細胞學變化，進而發生劇烈地形態學改變[1]。通過深入分析組織或細胞的分子特征，大規模組學技術有助于解析大腦發育過程中的復雜變化，推動我們對大腦功能的深入理解并促進對神經系統疾病的研究[2, 3]。由于人類的倫理和采樣的限制，胎兒期大腦發育時空蛋白組信息仍為空白狀態，限制了對腦發育特定階段和區域的蛋白表達特征的認識，缺少對基于RNA產物數據的比較基礎。

為了填補這一關鍵領域空白，在本研究中，研究人員從四個時期（F50, F90, F120 和P3）的12個食蟹猴胎兒和新生兒中提取了156個腦組織樣本，采用基于TimsTOF Pro質譜的4D蛋白組學分析，每個腦組織樣本平均得到5967個蛋白的豐度數據。本研究為提高采樣的空間分辨率，取樣的腦區多達18個，包括前額葉、顳葉、頂葉、枕葉、紋狀體、杏仁核、海馬、丘腦和小腦等區域，研究人員通過對比大腦和小腦、皮層和皮層下以及前額葉皮層和其他新皮層的蛋白表達變化，得到區域特異的蛋白表達和區域特征（圖1）。

圖1. 不同時期和區域的蛋白組學特征

此外，研究人員利用獲得的早期腦發育蛋白組學數據與已有的人和鼠的蛋白組學數據做了跨物種比較分析（圖2A-C），鑒定出人類特有（高表達DEPs），靈長類特異以及物種保守的三類蛋白，這些蛋白對于研究物種進化研究及利用不同模型開展人類疾病治療靶點研究具有重要提示意義。研究人員利用蛋白組數據與已有的轉錄組數據進行對比分析（圖2D），可以將基因分為了6個類群， mRNA/蛋白質相同和差異表達基因的結果分析直接體現了轉錄和翻譯的差異，對未來相關研究具有重要提示意義。