荧光显微丨揭示蛋白组亚细胞结构定位

5月11日在Science上发表的关于 人细胞中蛋白定位的首次分析，科学家们使用了包括原位RNA和蛋白质空间模式分析、染色质和基因折叠分析等高精尖高通量分析手段，确定了细胞内部12003种蛋白质的亚结构位置，并且发现人类细胞内的大部分蛋白质都具有1个以上的细胞定位。

在“细胞地图（Cell Atlas）”的基础上，研究人员检查了与大多数蛋白质编码基因相对应的蛋白质组的空间布局，通过创建30万张高清显微图像，系统地勾画出人类细胞蛋白质的分布情况，在单细胞分辨率水平细致地观察到了细胞间隔（cellular compartments）和亚细胞结构（substructures）的内部蛋白。

涉及的亚细胞区域

以单细胞RNA-seq技术为基础的转录组学分析技术的革命性提升，实现了单细胞内部数以千万个转录本的同时检测，完整地勾勒出各细胞活动之间的动态关联。进而促进了“人类细胞图谱（Human Cell Atlas）”项目的落实。

在这篇文章中，研究者们用基于抗体的免疫荧光显微分析技术，替代传统的质谱绘图技术，并使用了13993种抗体，定位了细胞间隔和亚结构内的12003种蛋白质，共计完成了13个主要细胞器的蛋白质组学研究。其中包括细胞核和其亚结构内的6930种蛋白质。

研究显示，在细胞内，细胞器创建分区，形成一个封闭的环境，以满足细胞内特定功能的化学反应。由于这些功能是和特定系列蛋白质紧密相联的，因此了解人类蛋白质组的亚细胞位置也是了解人类细胞的功能和基本机制的关键。

统计结果显示，约一半的蛋白质同时出现在1个以上的细胞区间，这揭示出功能不同的细胞组成部分可能如同“欧盟”一般，合伙经营着蛋白质资源。细胞内蛋白质的运作模式比我们想象的还要复杂。

蛋白组的亚细胞分布

Cell Atlas已成为一个开放的资源，可供世界各地的研究人员使用。这种亚细胞地图能用于改进现有的蛋白质-蛋白质相互作用网络，也是解析人类细胞高度复杂结构的重要资源。Lundberg说：“Atlas能让人们开展系统生物学和细胞建模应用，而且它也是机器学习应用中图像模式识别的一个非常有价值的资源。”将大大增加我们对人类生物学和疾病的理解。

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