几亿年前，单细胞联合起来成为多细胞生物。这个多细胞世界的基础是细胞表面:每个细胞周围的质膜，在这里，单个单位相遇并使用由分子和蛋白质组成的语言相互交流。
对于生物学家来说，能够破译细胞表面发生的对话——存在的蛋白质，它们如何相互作用，以及它们经历了什么变化——是理解生物体如何运作，最终是疾病如何发生的关键。
现在，HHMI的Janelia研究校区，斯坦福大学和Broad研究所的研究人员正在开发用户友好的工具，以帮助科学家翻译这种细胞通信，并揭示细胞如何交换信息的新细节。
“如果你把身体想象成一个细胞社会，我们真正想做的是试图破译这个社会的语言，以及细胞如何相互交流，”Janelia小组组长李洁夫说，他是三份新出版物的资深作者。“我们希望找到方法来找出这种语言，并逐步使用它来解码这种语言。”
这项新研究不仅为科学家们提供了关于细胞通讯的新见解，而且还展示了蛋白质组学的潜力——研究活细胞和生物体中的所有蛋白质——阅读细胞的基本语言单位，并解开一些生物学上最大的谜团。
“我们从构建蛋白质组学工具开始，然后在某些生物学问题中使用这些工具来发现并展示蛋白质组学的力量，”李说。“我们表明，蛋白质组学可以应用于许多生物学问题:从神经科学到免疫学，从苍蝇到人类。”
学习细胞的语言
李在斯坦福大学读研究生和博士后时，就开始开发研究细胞表面蛋白质的方法和工具。世界各地的生物学家开始使用这些方法，但其中许多研究人员与李和他的同事联系时遇到了同样的问题:没有化学生物学或蛋白质组学的背景，他们很难理解他们生成的数据。
当李在2022年来到Janelia担任小组组长时，他开始着手解决这个问题。他与科学计算软件团队合作开发了PEELing，这是一个用户友好的平台，允许世界各地的研究人员通过点击鼠标来分析空间蛋白质组学数据。
Li说，PEELing的开发只有在Janelia才有可能，在那里生物学家可以很容易地与计算机科学家合作开发使整个科学界受益的工具。
“主要目标是帮助没有化学生物学背景、没有蛋白质组学背景的人使用我们的方法，并欢迎人们使用这种方法，”李说。“我们需要使这第一步简单而有力，因为人们希望专注于他们的生物学发现，而不是处理所有的技术细节。”
解密的信号
李和他的同事们也在使用一些相同的方法和工具来更多地了解细胞表面内外的交流是如何发生的。
在最近的一篇论文中，李和来自斯坦福大学和布罗德研究所的研究人员研究了神经鞘蛋白激活后神经元内部发生的信号，神经鞘蛋白是一种跨越细胞膜的蛋白质，在发育中的大脑中将轴突与树突相匹配，形成突触。科学家们知道腱神经蛋白负责突触匹配，但他们不知道匹配信号释放后细胞内部发生了什么。
研究人员首先使用接近标记来捕捉细胞内与腱神经蛋白相互作用的分子。然后，他们使用蛋白质组学来识别这些蛋白质，并缩小可能参与该过程的蛋白质范围。然后，研究小组利用遗传学来了解这些候选蛋白质如何与tenurin相互作用，使研究人员能够确定信号伙伴，并阐明突触伙伴匹配背后的细胞和分子机制。
在最近的另一项研究中，李和斯坦福大学和布罗德研究所的研究人员使用细胞表面蛋白质组学来检测人类树突状细胞，树突状细胞通过细胞表面蛋白质来协调先天免疫系统和适应性免疫系统。为了更好地理解这种协调，研究小组观察了树突细胞激活时细胞表面的变化。
研究人员激活了树突细胞，然后标记、捕获和定量细胞表面的蛋白质。接下来，他们根据已知的功能对这些蛋白质进行注释，并比较激活和静止树突状细胞中存在的蛋白质。通过这种表征，研究人员发现了细胞如何调节数十种蛋白质的活性来调节免疫反应。
“总的来说，所有这些工作都回到了我们在实验室的中心目标——解码细胞表面，”李说。“蛋白质组学可以提供一个全面的系统视图，并为后续机制研究提供真正有用的线索。”
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希望本篇文章《蛋白质组学揭示细胞沟通的奥秘》能对你有所帮助！
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