《科學》細胞生物學新時代

作者：孫學軍

來源：科學網

《科學》雜誌5月27日發表來自瑞典皇家理工學院科學家最新研究成果，提供了人類蛋白質組亞細胞地圖。同期發表的評論性論文稱這是21世紀的細胞生物學。

細胞是生物體的功能單位，全面理解機體功能必須通過對細胞的研究來實現。細胞內部是由大量被分隔的細胞器組成。細胞器能給實現特定功能的系列生物化學反應提供封閉或界面環境。這些功能是由一組緊密聯繫在一起的蛋白質完成的。因此,提供人類蛋白質組的亞細胞定位對理解細胞器的功能及其潛在機制十分必要。最新這一研究就是建立人類蛋白質組亞細胞定位，或者稱細胞蛋白質圖譜。這一研究將為深入探索各種功能蛋白質在人體生理功能和疾病過程中的作用提供重要支持。

本研究使用免疫熒光顯微鏡，對培養人類細胞中各種蛋白質的空間定位進行全面分析，並對這些蛋白的在細胞內的亞細胞分布進行確定。這個方法能提供大多數人類蛋白質的精確定位信息，並可對單細胞蛋白表達模式進行探討。這些蛋白質定位信息已經和既往蛋白質相互作用信息庫對接整合。

該研究對8萬張共聚焦顯微鏡照片提高的人類蛋白組信息進行亞細胞定位分析。用13993個抗體把12003個蛋白質分類到1或30個細胞部位或亞細胞結構，並對13個主要細胞器蛋白組進行了確認。蛋白種類最多的細胞器是細胞核，有6245種蛋白質。研究發現一些小細胞器如midbody、rods、rings和核仁的蛋白組比過去認識有更大多樣性。有意思的是，大約50%的蛋白質分布在多個細胞部位，顯示蛋白質擁有多種功能的特點，也說明細胞內存在被不同功能細胞器分享的蛋白質群。單細胞分析技術發現1855個蛋白質存在表達模式的多樣性，這種多樣性不僅有表達量的差異，也存在空間分布的差異。最後這些蛋白空間分布信息被用於對生物網路的進一步完善。亞細胞部位的蛋白質精確定位信息對提高蛋白質相互作用模型的精確性具有重要價值。研究還對各種來源的56個人類細胞系的所有蛋白編碼基因(19,628)轉錄組信息進行了分析。平均每個細胞系表達11,490個基因，其中大約一半6295個基因在所有細胞系中都有表達，提示這些基因具有管家特徵。

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