科学:利用内源性标记构建人类细胞蛋白质分布图

来源：原网站2022-03-18 06:43

在一项新的研究中，来自美国、德国和丹麦的研究人员使用高通量CRISPR介导的基因组编辑构建了一个包含1310个荧光标记细胞系的文库。使用这个库进行配对的IP-MS和活细胞成像，他们产生了一个大型数据集，绘制了相应的1310种蛋白质的细胞定位和物理相互作用。

2022年3月18日/Bion/-蛋白质是基因表达的产物，是细胞的分子积木。例子包括协调细胞化学的酶、塑造细胞结构的蛋白质丝或药物靶标。基因组序列为我们提供了一整套产生人类细胞的蛋白质。然而，系统地描述蛋白质如何在细胞中分布以维持其运转，仍然是现代的一个重要目标。全面的人类分布图将为探索基因在健康和疾病中的功能提供参考。

亚细胞定位和物理相互作用是与任何特定蛋白质的功能密切相关的关键方面。蛋白质位于不同的亚细胞区室中，这使得细胞功能在空间上分离。蛋白质之间也存在物理相互作用，形成分子网络，将参与相同过程的蛋白质连接起来。因此，绘制细胞的分子分布图需要全面描述不同蛋白质的位置以及它们如何相互作用。在其他策略中，绘制细胞结构的一种强有力的方法是通过与荧光蛋白“标签”融合来可视化单个蛋白质。这些标签不仅使我们能够对活细胞中的蛋白质定位进行成像，还可以通过作为免疫纯化-质谱(IP-MS)的手柄来测量蛋白质相互作用。基因组工程的最新进展促进了人类内源性基因的标记，从而可以在其天然细胞环境中表征相应的蛋白质。

在一项新的研究中，来自美国、德国和丹麦的研究人员使用高通量CRISPR介导的基因组编辑构建了一个包含1310个荧光标记细胞系的文库。使用这个库进行配对的IP-MS和活细胞成像，他们产生了一个大型数据集，绘制了相应的1310种蛋白质的细胞定位和物理相互作用。相关研究成果发表在2022年3月11日的《科学》杂志上，题目是《开放细胞：内源性标记用于人类细胞组织的制图》。

OpenCell:结合内源性标志物、活细胞成像和交互式蛋白质组学绘制人类蛋白质组分布。图片来自science，2022，doi :10.1126/science . ABI 6983。

将无监督聚类和机器学习应用于图像分析，使这些作者可以客观地识别具有共同空间或交互特征的蛋白质。他们的数据为个体蛋白质的功能提供了新的见解，但也使他们能够推断出人类细胞结构的一些一般原理。特别是，他们发现RNA结合蛋白形成了一个由特定定位和相互作用特征定义的独立亚群。他们还发现，给定蛋白质的精确空间分布与其细胞功能密切相关，因此可以从成像数据的分析中获得精细的分子洞察。他们的开源数据集可以通过opencell.czbiohub.org的交互式网络界面进行探索。

总之，这些结果表明，内源标记与相互作用组和显微分析的结合为人类蛋白质组的分布提供了一个新的系统观点。每个蛋白质的亚细胞分布所包含的信息具有很强的特异性，可以与机器学习的进展相匹配，仅用显微镜就可以推断出细粒度的功能信息。这为未知蛋白质的表征、分化和疾病期间复杂细胞状态的高通量筛选和建模开辟了一条令人兴奋的途径。(100yiyao.com 100医疗网)

参考资料：

Nathan H. Cho等人。科学，2022，doi :10.1126/science . ABI 6983。

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