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Science:首次揭示蛋白组亚细胞结构定位地图

2017/05/17 来源:生物探索
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导读
5月11日Science上在线发表人细胞中的蛋白是如何在细胞中定位的首次分析,文章揭示大部分的人类蛋白被发现存在一个以上的细胞定位位置。


对于人细胞中的蛋白是如何在细胞中定位的首次分析于5月11日在线发表在Science上,这项研究,揭示了在给定的一个细胞中,大部分的人类蛋白被发现存在一个以上的定位位置。

Cell Atlas计划

基于瑞典的Cell Atlas计划,研究人员检查了对应大部分蛋白编码基因的人类蛋白组的空间分布,空前地详细描述了蛋白在多个细胞器和亚细胞结构中的分布。


研究涉及的亚细胞区域

Cell Atlas计划是超过10年的人类蛋白Atlas计划的研究结果,它在2016年的12月份启动。Science上的这篇文章阐述了作为国际合作产生的成千上万的图像的分析,合作包括了中国、韩国、印度、丹麦和德国。

人类蛋白Atlas计划的主任,KTH的教授 Mathias Uhlen说:“只有通过研究身体最小功能组成单位——细胞分子成分的研究,才能让我们达到充分理解人类生物学研究的目的。Cell Atlas为研究人员提供了新的知识,有利于促进对个别蛋白在人类生物学和疾病中的作用进行功能探索。”

亚细胞定位的研究目的

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,了解人类蛋白质组的亚细胞位置是了解人类细胞的功能和基本机制的关键。

这项研究是由瑞典斯德哥尔摩KTH皇家理工学院负责高吞吐量显微镜设备的副教授Emma Lundberg所领导的。研究小组产生了超过30万张图像来系统解决人类蛋白在培养的细胞中的空间分布,在单细胞的分辨率上将它们定位到细胞的间隔区和亚结构。

Cell Atlas是一个开放的访问资源,可用于世界各地的研究人员研究感兴趣的蛋白质或细胞器。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。”

半数蛋白在不同功能区存在

Science上发表的这篇文章中也包括了由英国剑桥大学蛋白组学中心主任Kathryn Lilley所领导的一项对比研究,这项研究采用质谱通过选择性定位策略,来验证基于抗体的免疫荧光显微镜分析。


各亚细胞结构的荧光显微图片

通过整合转录组学和质谱验证过的荧光显微镜图像,被13,993个抗体靶向的12,003个蛋白被定位到30个细胞区域或组分的一个或几个,共定义了13个主要的细胞器。拥有最多蛋白组蛋白的是核(6,930)以及它的亚结构(核小体、核斑点)和细胞质(4,279)。


蛋白组的亚细胞分布

有趣的是,约一半的蛋白质被发现在一个以上的细胞区域中存在,揭示了细胞功能不相关的部分却能共享相同的蛋白。这一发现揭示了细胞的复杂性。

参考资料

A subcellular map of the human proteome

First comprehensive map of subcellular localization of proteins reveals new insights

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