近日，一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中，来自霍华德-休斯医学研究所等机构的科学家们通过研究开发了一种新方法来重点研究特殊细胞表面覆盖的蛋白质，相关研究结果或能帮助阐明机体发育过程中脑细胞如何形成精细化的网络。这就好比是撒了一张小网，如今研究者就能利用这种新技术将果蝇大脑中神经元表面的所有蛋白收集起来，同时研究者还发现了20种新型分子能够参与到发育大脑的神经连接过程中。
图片来源：Liqun Luo
 
相关研究结果或能帮助研究人员理解大脑中的神经元形成复杂网络的分子机制，文章中，研究人员首次研究发现，这种发现蛋白的新方法在完整的大脑组织中能够发挥作用，并不仅仅是实验室中培养的细胞。这项研究非常重要，因为组织环境对于细胞发育非常重要，而实验室的细胞培养基并不能对其进行复制，截至目前为止，科学家们并没有找到方法来监测诸如大脑等复杂组织中细胞表面的所有蛋白，而本文中研究人员所开发的新技术就能够填补这一空白。
 
研究者Matthias Mann表示，真正让我震撼的是后续的生物学研究，如今我们就能够找到一种此前未知的特殊蛋白质，细胞表面是一个动态多样的场所，尤其是细胞交流，在神经系统中，神经细胞表面的蛋白质能够帮助细胞寻找到彼此并互联，如今研究者想要观察到果蝇发育大脑中直接互相连接的蛋白质的全貌，他们重点对参与形成嗅觉网络的特殊蛋白进行了研究，嗅觉网络能够控制果蝇的嗅觉感知。
 
研究人员利用酶类为感兴趣的蛋白及其附近的蛋白进行分子标记，随后他们利用质谱法鉴别出了一种被标记的特殊蛋白，研究者Luo说道，他们在果蝇大脑发育特定阶段制造出了嗅觉神经元特殊酶类靶向性蛋白，随后他们将成体细胞中存在的蛋白与发育中大脑的特殊蛋白进行了对比，结果发现二者之间的差异非常惊人。研究人员共鉴别出了20种特殊蛋白，其在发育中的神经元表面非常丰富，随后他们对这些蛋白进行一一敲除来观察这些蛋白的缺失是否会对大脑的神经网络产生影响，让研究人员惊讶的是，所有20种蛋白质都参与到了果蝇嗅觉网络的重新布线中，此外，其中很多蛋白并没有在神经发育过程中扮演关键角色。
 
研究者Li表示，这种新方法或能用于免疫疗法的开发中，同时还能帮助理解器官的发育或模拟疾病进展，比如，在癌细胞中细胞表面的蛋白是会被改变的，因此对这些蛋白质进行全景分析或能帮助科学家们理解组织内部癌细胞的行为。研究人员非常感兴趣研究神经元是如何形成精确的连接模式的，这对于深入理解行为背后的复杂神经回路具有重要意义；研究者研究的是哺乳动物的大脑，并非果蝇，因此，首先这种方法必须针对哺乳动物进行优化，而这也是迄今为止研究人员很难达到的目标了。
原始出处：
 
Jiefu Li, Shuo Han, Hongjie Li, et al. Cell-Surface Proteomic Profiling in the Fly Brain Uncovers Wiring Regulators, Cell (2020). doi:10.1016/j.cell.2019.12.029