2023年7月3日，省部共建非人靈長類生物醫(yī)學(xué)國家重點實驗室/昆明理工大學(xué)靈長類轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院司維/季維智課題組合作在Nature communications雜志上在線發(fā)表了題為“Spatiotemporal proteomic atlas of multiple brain regions across early fetal to neonatal stages in cynomolgus monkey”的研究成果。該研究通過構(gòu)建食蟹猴大腦發(fā)育的時空蛋白組圖譜，追蹤研究了從早期胎兒到新生兒階段大腦早期發(fā)育過程，揭示了大腦不同區(qū)域之間的特異性蛋白表達(dá)動態(tài)變化，該時空蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)填補了領(lǐng)域空白，為靈長類大腦發(fā)育研究提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

從胚胎期進(jìn)入胎兒期后，哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育會經(jīng)歷一系列快速的分子和細(xì)胞學(xué)變化，進(jìn)而發(fā)生劇烈地形態(tài)學(xué)改變[1]。通過深入分析組織或細(xì)胞的分子特征，大規(guī)模組學(xué)技術(shù)有助于解析大腦發(fā)育過程中的復(fù)雜變化，推動我們對大腦功能的深入理解并促進(jìn)對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究[2, 3]。由于人類的倫理和采樣的限制，胎兒期大腦發(fā)育時空蛋白組信息仍為空白狀態(tài)，限制了對腦發(fā)育特定階段和區(qū)域的蛋白表達(dá)特征的認(rèn)識，缺少對基于RNA產(chǎn)物數(shù)據(jù)的比較基礎(chǔ)。      

為了填補這一關(guān)鍵領(lǐng)域空白，在本研究中，研究人員從四個時期（F50, F90, F120 和P3）的12個食蟹猴胎兒和新生兒中提取了156個腦組織樣本，采用基于TimsTOF Pro質(zhì)譜的4D蛋白組學(xué)分析，每個腦組織樣本平均得到5967個蛋白的豐度數(shù)據(jù)。本研究為提高采樣的空間分辨率，取樣的腦區(qū)多達(dá)18個，包括前額葉、顳葉、頂葉、枕葉、紋狀體、杏仁核、海馬、丘腦和小腦等區(qū)域，研究人員通過對比大腦和小腦、皮層和皮層下以及前額葉皮層和其他新皮層的蛋白表達(dá)變化，得到區(qū)域特異的蛋白表達(dá)和區(qū)域特征（圖1）。

圖1. 不同時期和區(qū)域的蛋白組學(xué)特征

此外，研究人員利用獲得的早期腦發(fā)育蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)與已有的人和鼠的蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)做了跨物種比較分析（圖2A-C），鑒定出人類特有（高表達(dá)DEPs），靈長類特異以及物種保守的三類蛋白，這些蛋白對于研究物種進(jìn)化研究及利用不同模型開展人類疾病治療靶點研究具有重要提示意義。研究人員利用蛋白組數(shù)據(jù)與已有的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析（圖2D），可以將基因分為了6個類群， mRNA/蛋白質(zhì)相同和差異表達(dá)基因的結(jié)果分析直接體現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄和翻譯的差異，對未來相關(guān)研究具有重要提示意義。

圖2. 跨物種蛋白組分析及轉(zhuǎn)錄與蛋白組表達(dá)差異比較

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