研究人员可视化超过10000种果蝇蛋白质

人类基因组编码超过20,000种不同的蛋白质，但许多这些蛋白质的分子作用尚不清楚。由于大多数蛋白质从苍蝇到人类都是保守的，因此了解蛋白质在果蝇中的分子作用可能是针对通常由异常行为蛋白质引起的各种人类疾病的治疗的第一步。来自德累斯顿马克斯普朗克生物化学研究所和马萨诸塞州德累斯顿分子细胞生物学和遗传学的科学家联盟以及班加罗尔国家生物科学中心(NCBS)的科学家联盟现已通过使用这些水果达到了解这些蛋白质功能的里程碑飞。

人体由数百种不同的细胞类型构成 ; 每个人在体内都有非常特殊的功能。红细胞运输氧气，神经细胞交换信号，肌肉细胞产生机械力。大多数细胞功能是通过人类基因组中编码的20,000-25,000种蛋白质的作用产生的。

尽管人类基因组的测序和注释在2004年完成，但迄今为止，数千种这些蛋白质的功能仍然是神秘的。通常未知的是，哪种细胞类型产生哪种蛋白质，特别是这些蛋白质位于细胞内的位置。它们是在细胞核内还是在膜囊泡内，它们是在神经元树突或突触内，还是在肌肉的收缩机制内?蛋白质定位是重要的信息，因为它是识别蛋白质分子功能的第一步。

苍蝇的蛋白质

解开蛋白质的功能通常始于较简单的模式生物，如蠕虫或苍蝇。像人类一样，果蝇有肌肉，神经元，卵母细胞，精子和许多其他必需的细胞类型。苍蝇基因组包含约13,000个蛋白质编码基因，其负责构建和维持所有飞行器官。重要的是，许多这些蛋白质与人类蛋白质非常相似，因此研究果蝇中的蛋白质会告诉我们它在人体中的作用。

为了将这些蛋白质研究推向系统化水平，由德国马萨诸塞州Max-Planck研究所的Frank Schnorrer，德累斯顿Max-Planck研究所的Paha Tomancak和Mihail Sarov以及班加罗尔NCBS的K VijayRaghavan领导的小组产生了大量资源。用于可视化黑腹果蝇中的蛋白质。通过使用现代分子生物学技巧，科学家们已经附加了一种绿色荧光蛋白(GFP)在试管中标记10,000个这些蛋白质编码基因。然后可以将每个标记的基因作为“转基因”重新引入苍蝇基因组，从而产生苍蝇'TransgeneOme'。“我们共同生产了880种不同的苍蝇菌株，每种菌株均表达不同的荧光标记蛋白质”，Frank Schnorrer解释说，“这些蛋白质可以通过荧光视频显微镜在发育中的果蝇的各种细胞类型中观察到”。

对于超过200种蛋白质，科学家们记录了它们在飞行发育过程中所处的位置，从卵母细胞发育成胚胎，最后进入成熟的苍蝇。Tomancak小组使用所谓的光片显微镜来拍摄蛋白质在胚胎发育的第一天如何在胚胎细胞中出现。Schnorrer小组利用这一资源研究肌肉中蛋白质的定位。与人体骨骼肌一样，飞肌包含称为肌节的复杂迷你机器，可产生动物运动的机械力。

“到目前为止，我们只研究了200种这些转基因品系。未来的挑战在于系统地成像这些蛋白质在许多苍蝇组织中的定位，这最好通过参与强大的果蝇研究社区实现”Pavel Tomancak预测。该资源不仅对飞行生物学的理解产生巨大影响，而且对不同人类细胞类型中蛋白质功能的理解也会产生巨大影响。“