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《Nature | 跨物种蛋白质组学图谱揭示了人类突触发育的可塑性》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2023-09-18

  • 2023年9月13日，加州大学旧金山分校LiWang及Arnold R. Kriegstein共同通讯在Nature 在线发表题为“A cross-species proteomic map reveals neoteny of human synapse development”的研究论文，该研究生成了人类、猕猴和小鼠新皮层突触发育的跨物种蛋白质组学图。

    通过跟踪1000多个突触后密度(PSD)蛋白从妊娠中期到青年期的变化，该研究发现人类PSD成熟分为三个主要阶段，这些阶段由不同的途径主导。跨物种比较表明，人类PSD的成熟速度比其他物种慢两到三倍，并且在围产期含有更高水平的Rho鸟嘌呤核苷酸交换因子(RhoGEF)。人类神经元中RhoGEF信号的增强延迟了树突棘的形态成熟和突触的功能成熟，可能有助于人类大脑发育的新生特征。此外，PSD蛋白可以分为四个模块，发挥阶段和细胞类型特异性功能，可能解释它们与认知功能和疾病的差异关联。总之，突触发育蛋白质组学图谱为研究突触成熟的分子基础和进化变化提供了蓝图。



    本文内容转载自“ iNature”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/j1cPeGy0ebJWZng-RhSWXg

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06542-2
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  • 《移动基因组增加弧菌基因组可塑性的机制获揭示》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2022-06-29
    • 6月27日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员王晓雪团队通过研究珊瑚体内具有生态竞争的假交替单胞菌和弧菌之间的互作，揭示了一种移动基因组增加弧菌基因组可塑性，驱动弧菌遗传和表型多样化的机制。相关研究成果以“Mobile Genetic Elements Used by Competing Coral Microbial Populations Increase Genomic Plasticity”为题，在线发表于The ISME Journal（《国际微生物生态学学会杂志》）。 弧菌属是物种多样性最丰富的细菌属之一，包含能引起人类疾病的病原体霍乱弧菌、副溶血弧菌和创伤弧菌，以及感染鱼类、珊瑚和其它海洋无脊椎动物的溶珊瑚弧菌、罗氏弧菌和溶藻弧菌等。弧菌是珊瑚共生总体的重要成员，具有多样的代谢活性，参与珊瑚共生体的有机质代谢和元素循环。弧菌大多具有生长快，运动能力强，生物膜形成能力强等特点，在复杂有机质丰富的区域容易过度生长降低珊瑚共生微生物物种多样性，影响珊瑚健康。对比健康和疾病珊瑚个体微生物多样性发现，珊瑚感染疾病后，微生物多样性明显降低。 假交替单胞菌是珊瑚共生微生物的重要类群，其与弧菌具有相同的营养利用，占据相同的生态位，彼此之间会频繁竞争互作。以往的研究发现，假交替单胞菌由于其可以通过分泌活性化合物直接杀死弧菌、或者抑制群体感应等方式对抗弧菌，也因此被认为是一种潜在的珊瑚益生菌。  本研究利用团队前期建立的一种无创采样方法，从健康的丛生盔型珊瑚的消化循环腔中分离到优势的假交替单胞菌和溶藻弧菌。研究发现当溶藻弧菌与假交替单胞菌共培养时会产生部分弧菌突变株。深入的机制研究发现，来自假交替单胞菌属的两个可自主移动的遗传元件，一个整合接合元件 (integrative and conjugative element, ICE) 和一个可移动基因岛 (mobilizable genomic island, MGI) 的紧密合作，触发了溶藻弧菌中一个重要的“适应性基因岛”（Vibrio phenotype influencing island, VPII）的切除，导致溶藻弧菌的生物膜形成能力和噬菌体抗性显著降低，但同时其运动性增强，利于向其他生态位扩张。研究还发现，这些移动基因组（mobilome）成员（ICE、MGI和VPII）在革兰氏阴性菌中广泛存在，表明移动遗传元件的协同作用可能在增加微生物组成员的基因组可塑性方面非常普遍。 珊瑚共生菌往往会采取多种策略来抑制弧菌的过度生长，该研究报道了一种新的策略，共生细菌利用移动基因组来增加竞争对手的基因组可塑性，导致生态位分化，维持珊瑚共生总体中微生物物种多样性，为利用珊瑚共生菌维持珊瑚共生总体菌群平衡保护造礁珊瑚的健康提供了技术支持。 南海海洋所副研究员王鹏霞为该论文的第一作者，王晓雪为该论文的通讯作者。本研究工作得到广东省本土创新团队、国家自然科学基金、中国科学院青促会、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）重大专项等项目的资助。 相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41396-022-01272-1
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  • 《Cell｜不同脑区和细胞类型突触多样性的蛋白质组景观》
    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2023-11-04
    • 本文内容转载自“西湖欧米”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/4wY3X8etJU0BTwKUPNiXLQ 2023年11月1日，德国法兰克福马克斯普朗克大脑研究所的 Erin M. Schuman 团队在 Cell 上发表了新的文章 The proteomic landscape of synaptic diversity across brain regions and cell types。该研究主要通过使用荧光标记的突触前端蛋白和质谱分析等技术，系统地分析了不同细胞类型和脑区的突触多样性的蛋白质组，为突触功能、神经网络和疾病研究提供了重要洞见。 神经元在突触上使用不同的蛋白组合建立突触连接，这些组合定义了突触的特异性、功能和可塑性潜力。然而，突触蛋白质组的多样性仍然鲜为人知。研究使用了Cre-inducible knockin小鼠模型，这些小鼠表达了荧光标记的突触前蛋白synaptophysin-tdTomato（SypTOM），用于标记使用不同神经递质的细胞类型形成的突触。约1800种独特的突触类型富集蛋白，并将数千种蛋白质分配给不同类型的突触。 研究分析了包括不同细胞类型（兴奋性和抑制性神经元）、不同脑区域（大脑皮层、海马、纹状体等）以及使用不同神经递质（谷氨酸、GABA、多巴胺等）的15种突触类型。研究人员鉴定了这15种不同的主要突触亚型的蛋白质组成，这些突触来自于不同的细胞类型和脑区。通过比较这些突触的蛋白质组成，他们发现突触的蛋白质组成受细胞类型的影响远远大于脑区的影响。研究还发现，兴奋性和抑制性突触之间有一些蛋白质是特异性的，这些蛋白质在不同类型的突触中表达水平存在显著差异，这些特异性的蛋白质可能在调节突触特性和功能上发挥重要作用。 团队还构建了突触蛋白质-蛋白质相关网络，揭示了与兴奋性或抑制性神经递质相关的特定蛋白模块。最后，研究人员发现了与神经递质或不同突触类型相关的特定蛋白模块。研究也存在一些局限性，例如：使用荧光标记的突触前端蛋白可能限制了可以研究的突触蛋白质组。此外，突触体的纯度可能受到技术方法的限制，可能存在一些偏差。总的来说，这项研究的主要贡献在于使用高度精细的技术手段，系统地揭示了不同细胞类型和脑区突触的蛋白质组成，这些发现对于理解突触的功能、神经网络的形成和神经系统疾病的研究具有重要意义。
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