上海訊 上?？萍即髮W(xué)iHuman研究所水雯箐課題組長期發(fā)展生物質(zhì)譜技術(shù)，應(yīng)用于G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）的配體篩選與功能蛋白質(zhì)組學(xué)研究，促進(jìn)新結(jié)構(gòu)、新活性的GPCR配體發(fā)現(xiàn)與新藥靶的挖掘。近日，水雯箐課題組與上科大胡霽課題組、鐘桂生課題組合作，系統(tǒng)性繪制小鼠多腦區(qū)跨膜蛋白質(zhì)組圖譜，通過對疾病動物模型的腦蛋白質(zhì)組學(xué)研究揭示出兩種抑郁樣行為的GPCR類新調(diào)控因子，為抗抑郁藥物研發(fā)提供潛在新靶點(diǎn)。該成果于7月21日在學(xué)術(shù)期刊Science Advances上發(fā)表，論文題為“Multiregional profiling of the brain transmembrane proteome uncovers novel regulators of depression”。

大腦是生物體內(nèi)結(jié)構(gòu)和功能最復(fù)雜的組織。近年來蓬勃發(fā)展的腦蛋白組學(xué)研究是繪制大腦功能分子圖譜、全面理解大腦生理病理機(jī)制的必經(jīng)途徑。以G蛋白偶聯(lián)受體、離子通道和轉(zhuǎn)運(yùn)體為代表的跨膜蛋白家族在突觸信號傳遞和神經(jīng)可塑性調(diào)節(jié)中扮演重要角色，許多跨膜蛋白與精神類疾病和神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。雖然功能上極其重要，但對動物組織中跨膜蛋白家族的組學(xué)解析至今仍面臨巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，急需發(fā)展更高效、更靈敏、選擇性高且可精準(zhǔn)定量的新組學(xué)技術(shù)。

該研究建立了腦組織跨膜蛋白質(zhì)組學(xué)新技術(shù)，利用數(shù)據(jù)非依賴性采集（DIA）方法獲得完整性和定量精度更好的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，同時發(fā)展基于深度學(xué)習(xí)的生信工具，創(chuàng)建了一個GPCR家族的虛擬譜圖庫，從而實現(xiàn)對GPCR在內(nèi)的跨膜蛋白質(zhì)組的深度解析?；谶@套高準(zhǔn)確度的跨膜蛋白質(zhì)組分子圖譜，研究者構(gòu)建了120個GPCR與1159個跨膜蛋白質(zhì)在腦組織中可能形成的內(nèi)源性蛋白互作網(wǎng)絡(luò)，而后采用多種試驗方法驗證了大麻素受體CB1與跨膜蛋白FLRT3原先未知的共定位及相互作用。

圖1：小鼠多腦區(qū)跨膜蛋白質(zhì)組深度解析新策略。研究人員在正常小鼠和抑郁小鼠模型的11個主腦區(qū)中分別鑒定并定量到143和158個GPCR，與已報道結(jié)果相比，其總數(shù)增加近一倍；與此同時，該研究也覆蓋了數(shù)目眾多的離子通道與轉(zhuǎn)運(yùn)體。

研究人員進(jìn)一步利用組學(xué)新技術(shù)來研究多重慢性壓力誘導(dǎo)的抑郁模型（CUMS）中多腦區(qū)跨膜蛋白組的全局調(diào)控。通過體內(nèi)藥理學(xué)實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)兩種GPCR蛋白的調(diào)節(jié)劑能夠特異性得緩解小鼠的多種抑郁樣表型。該研究建立的腦蛋白質(zhì)組學(xué)研究策略和豐富的跨膜蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)資源，加深了人們對大腦中跨膜蛋白質(zhì)空間分布與動態(tài)調(diào)控的理解，也為抗抑郁藥物研發(fā)提供了新靶點(diǎn)和新思路。

圖：從抑郁模型三個特定腦區(qū)中發(fā)現(xiàn)的差異表達(dá)GPCR 及其與抑郁行為的關(guān)聯(lián)。僅僅通過分析三個主腦區(qū)的GPCR組學(xué)數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)了在過去15年陸續(xù)報道的19種抑郁樣行為的已知調(diào)控因子和許多未知的潛在調(diào)控因子。

上?？萍即髮W(xué)iHuman研究所水雯箐課題組研究助理李珊珊、生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士研究生羅火青、婁容琿與iHuman研究所成像平臺田翠萍為本文共同第一作者，水雯箐教授、胡霽教授、鐘桂生教授為共同通訊作者，上?？萍即髮W(xué)為第一完成單位。該工作也得到上科大徐菲課題組與中科院生物與化學(xué)交叉中心張耀陽課題組的參與和支持。（上科大宣）