發(fā)布日期：2017-05-17

對于人細(xì)胞中的蛋白是如何在細(xì)胞中定位的首次分析于5月11日在線發(fā)表在Science上，這項研究，揭示了在給定的一個細(xì)胞中，大部分的人類蛋白被發(fā)現(xiàn)存在一個以上的定位位置。

Cell Atlas計劃

基于瑞典的Cell Atlas計劃，研究人員檢查了對應(yīng)大部分蛋白編碼基因的人類蛋白組的空間分布，空前地詳細(xì)描述了蛋白在多個細(xì)胞器和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的分布。

研究涉及的亞細(xì)胞區(qū)域

Cell Atlas計劃是超過10年的人類蛋白Atlas計劃的研究結(jié)果，它在2016年的12月份啟動。Science上的這篇文章闡述了作為國際合作產(chǎn)生的成千上萬的圖像的分析，合作包括了中國、韓國、印度、丹麥和德國。

人類蛋白Atlas計劃的主任，KTH的教授 Mathias Uhlen說：“只有通過研究身體最小功能組成單位——細(xì)胞分子成分的研究，才能讓我們達(dá)到充分理解人類生物學(xué)研究的目的。Cell Atlas為研究人員提供了新的知識，有利于促進(jìn)對個別蛋白在人類生物學(xué)和疾病中的作用進(jìn)行功能探索。”

亞細(xì)胞定位的研究目的

在細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞器創(chuàng)建分區(qū)，形成一個封閉的環(huán)境，以滿足細(xì)胞內(nèi)特定功能的化學(xué)反應(yīng)。由于這些功能是和特定系列蛋白質(zhì)緊密相聯(lián)的，了解人類蛋白質(zhì)組的亞細(xì)胞位置是了解人類細(xì)胞的功能和基本機制的關(guān)鍵。

這項研究是由瑞典斯德哥爾摩KTH皇家理工學(xué)院負(fù)責(zé)高吞吐量顯微鏡設(shè)備的副教授Emma Lundberg所領(lǐng)導(dǎo)的。研究小組產(chǎn)生了超過30萬張圖像來系統(tǒng)解決人類蛋白在培養(yǎng)的細(xì)胞中的空間分布，在單細(xì)胞的分辨率上將它們定位到細(xì)胞的間隔區(qū)和亞結(jié)構(gòu)。

Cell Atlas是一個開放的訪問資源，可用于世界各地的研究人員研究感興趣的蛋白質(zhì)或細(xì)胞器。這種亞細(xì)胞地圖能用于改進(jìn)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)，也是解析人類細(xì)胞高度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的重要資源。Lundberg說：“Atlas能讓人們開展系統(tǒng)生物學(xué)和細(xì)胞建模應(yīng)用，而且它也是機器學(xué)習(xí)應(yīng)用中圖像模式識別的一個非常有價值的資源。”

半數(shù)蛋白在不同功能區(qū)存在

Science上發(fā)表的這篇文章中也包括了由英國劍橋大學(xué)蛋白組學(xué)中心主任Kathryn Lilley所領(lǐng)導(dǎo)的一項對比研究，這項研究采用質(zhì)譜通過選擇性定位策略，來驗證基于抗體的免疫熒光顯微鏡分析。

各亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的熒光顯微圖片

通過整合轉(zhuǎn)錄組學(xué)和質(zhì)譜驗證過的熒光顯微鏡圖像，被13,993個抗體靶向的12,003個蛋白被定位到30個細(xì)胞區(qū)域或組分的一個或幾個，共定義了13個主要的細(xì)胞器。擁有最多蛋白組蛋白的是核(6,930)以及它的亞結(jié)構(gòu)（核小體、核斑點）和細(xì)胞質(zhì)(4,279)。

蛋白組的亞細(xì)胞分布

有趣的是，約一半的蛋白質(zhì)被發(fā)現(xiàn)在一個以上的細(xì)胞區(qū)域中存在，揭示了細(xì)胞功能不相關(guān)的部分卻能共享相同的蛋白。這一發(fā)現(xiàn)揭示了細(xì)胞的復(fù)雜性。

參考資料

A subcellular map of the human proteome

First comprehensive map of subcellular localization of proteins reveals new insights

來源：生物探索（微信號 biodiscover）