食蟹猴胎儿期脑发育高分辨蛋白组学图谱揭示灵长类脑发育过程蛋白表达的时空变化
2023年7月3日，省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室/昆明理工大学灵长类转化医学研究院司维/季维智课题组合作在Nature communications杂志上在线发表了题为“Spatiotemporal proteomic atlas of multiple brain regions across early fetal to neonatal stages in cynomolgus monkey”的研究成果。该研究通过构建食蟹猴大脑发育的时空蛋白组图谱，追踪研究了从早期胎儿到新生儿阶段大脑早期发育过程，揭示了大脑不同区域之间的特异性蛋白表达动态变化，该时空蛋白组学数据填补了领域空白，为灵长类大脑发育研究提供重要基础数据。
从胚胎期进入胎儿期后，哺乳动物中枢神经系统的发育会经历一系列快速的分子和细胞学变化，进而发生剧烈地形态学改变[1]。通过深入分析组织或细胞的分子特征，大规模组学技术有助于解析大脑发育过程中的复杂变化，推动我们对大脑功能的深入理解并促进对神经系统疾病的研究[2, 3]。由于人类的伦理和采样的限制，胎儿期大脑发育时空蛋白组信息仍为空白状态，限制了对脑发育特定阶段和区域的蛋白表达特征的认识，缺少对基于RNA产物数据的比较基础。 为了填补这一关键领域空白，在本研究中，研究人员从四个时期（F50, F90, F120 和P3）的12个食蟹猴胎儿和新生儿中提取了156个脑组织样本，采用基于TimsTOF Pro质谱的4D蛋白组学分析，每个脑组织样本平均得到5967个蛋白的丰度数据。本研究为提高采样的空间分辨率，取样的脑区多达18个，包括前额叶、颞叶、顶叶、枕叶、纹状体、杏仁核、海马、丘脑和小脑等区域，研究人员通过对比大脑和小脑、皮层和皮层下以及前额叶皮层和其他新皮层的蛋白表达变化，得到区域特异的蛋白表达和区域特征（图1）。
此外，研究人员利用获得的早期脑发育蛋白组学数据与已有的人和鼠的蛋白组学数据做了跨物种比较分析（图2A-C），鉴定出人类特有（高表达DEPs），灵长类特异以及物种保守的三类蛋白，这些蛋白对于研究物种进化研究及利用不同模型开展人类疾病治疗靶点研究具有重要提示意义。研究人员利用蛋白组数据与已有的转录组数据进行对比分析（图2D），可以将基因分为了6个类群， mRNA/蛋白质相同和差异表达基因的结果分析直接体现了转录和翻译的差异，对未来相关研究具有重要提示意义。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-39411-7
参考文献:
- Silbereis, J.C., et al., The Cellular and Molecular Landscapes of the Developing Human Central Nervous System. Neuron, 2016. 89(2): p. 248-68.2.
- Yin, S., et al., Transcriptomic and open chromatin atlas of high-resolution anatomical regions in the rhesus macaque brain. Nat Commun, 2020. 11(1): p. 474.3.
- Kozareva, V., et al., A transcriptomic atlas of mouse cerebellar cortex comprehensively defines cell types. Nature, 2021. 598(7879): p. 214-219.