检测小鼠活动脑中的新蛋白质

生物的复杂性在很大程度上取决于细胞类型的巨大差异。由于生物体的所有细胞共享相同的基因，细胞的多样性必须来自表达的特定蛋白质。脑中的细胞通常分为神经元和神经胶质。然而，在这两个类别中，我们才刚刚开始发现大量不同的细胞类型。最近，通过新技术(如RNA测序)扩展了大脑和其他组织中细胞类型的多样性，这些新技术可识别和测量细胞中存在的mRNA，即所谓的转录组。虽然mRNA是蛋白质的模板，但转录组是细胞实际产生的蛋白质的不良代表，即蛋白质组。

基于现有技术，由马克斯普朗克研究所的Erin Schuman实验室和加州理工学院的合作者David Tirrell以及马格德堡大学的Daniela Dieterich开发，Beatriz Alvarez-Castelao及其同事利用蛋白质“代谢”标记系统。在该系统中，合成过程中的蛋白质被氨基酸“标记”，在正常条件下，这些氨基酸不存在于这些细胞中。为了专门标记特定细胞类型的蛋白质，研究小组使用了识别修饰氨基酸的突变型甲硫氨酰tRNA合成酶(MetRS)。然后他们创建了一条小鼠系，其中MetRS可以在特定的细胞类型中表达。当通过饮用水将非经典氨基酸给予突变型MetRS小鼠时，仅标记表达突变型metRS的细胞中的蛋白质。

细胞中标记的蛋白质可以用抗体可视化和识别，或者可以使用质谱法提取和鉴定。Alvarez-Castelao：“我们使用这种技术来识别两组不同的脑蛋白，这些蛋白存在于海马中的兴奋性神经元中，对于动物导航和学习和记忆很重要的脑结构，以及小脑中的抑制性神经元，这是一种结构。运动行为。“

该技术的一个特别引人注目的特征是人们可以直接检测大脑蛋白质的变化以响应改变的环境。在具有迷宫，跑轮和各种质地的玩具的富集感觉环境中饲养的小鼠显示出海马中蛋白质组的显着变化，特别是在神经元突触中起作用的蛋白质中。Schuman：“我们认为，通过将这种小鼠与其他”疾病“小鼠模型相结合，这种方法可用于发现特定细胞类型的蛋白质以及蛋白质组在大脑发育，学习，记忆和疾病中的变化。”