国家蛋白质科学中心-北京揭示肝脏中实质细胞与非实质细胞的分工原则
2016年8月29日,国际知名学术期刊Molecular & Cellular proteomics在线发表了国家蛋白质科学中心(凤凰中心)的最新研究成果“A Cell-type-resolved liver proteome”。该研究利用新一代高维度蛋白质组学技术,通过解析肝脏主要细胞类型的蛋白质组,首次揭示器官(肝脏)的细胞构成规律和分工原则。
肝脏是机体最大的实质器官,由肝实质细胞和非实质细胞(如星型细胞、血管内皮细胞、枯否氏细胞等)组成,肝脏各细胞类型间通过广泛的相互作用、精密的调控、有序的分工,共同行使肝脏的生物学功能。然而一直以来,人们对于肝脏中各细胞间蛋白构成规律和分工原则并没有系统的认识。凤凰中心精细分离肝脏各类细胞,利用高通量蛋白质组学技术Fast-seq对每类细胞蛋白质组进行深度扫描,共鉴定出10075种基因产物,实现了对肝脏各类细胞蛋白质组的深度覆盖和精确定量。在对各类细胞蛋白质组数据整合分析中,该团队发现肝脏细胞构成和分工的三个主要特征:(1)肝实质细胞具有相对最精简的蛋白质组构成,承担着肝脏的主要功能;(2)在肝脏主要功能通路上,如代谢、凝血、补体等途径,各类细胞遵循着“实质细胞主体执行,非实质细胞触发调控”的特点;(3)肝脏实质细胞通过非实质细胞分泌的配体-实质细胞内受体-转录因子-靶基因所组成的高维度相互作用网络,维持肝脏稳态。
自2003年由贺福初院士倡导并领衔的“人类肝脏蛋白质组计划”实施至今,贺院士领导的团队已系统构建了国际上第一张人类器官蛋白质组“蓝图”;发现了包含3000余个蛋白质之间的相互作用网络图;建立了2000余株蛋白质抗体。这也是我国科学家首次领导国际重大科研合作项目。2014年,在系统总结 “人类肝脏蛋白质组计划”成功经验基础上,经过4年迭代论证,“中国人类蛋白质组计划”实施,主要目标是以我国重大疾病的防治需求为牵引,发展蛋白质组研究相关设备及关键技术,绘制人类蛋白质组生理和病理精细图谱,构建人类蛋白质组“百科全书”,全景式揭示生命奥秘。这一成果的发表,标志着下一代高维度蛋白质组学完成了对首个实质器官的细胞构成规律和分工原则的揭示,也为后续更多的组织器官在更精细分辨率、更高维度、更多样的生理病理状态下的分子机制解析奠定了基础。
国家蛋白质科学中心(凤凰中心)丁琛、李严严、郭非非、姜颖、应万涛、李栋为本文并列第一作者,贺福初院士、秦钧研究员、钱小红研究员为本文共同通讯作者,该工作得到国家科技部“中国人类蛋白质组计划”、“中国人类肝脏蛋白质组计划”,国家自然科学基金委,北京市科委的支持。