Cell：通过空间蛋白质组学发现新的突触类型

在一项新的研究中，德国慕尼黑大学和马克斯普朗克生物化学研究所的Eduard Unterauer及其团队开发出了一种新的超分辨率高通量成像方法：SUM-PAINT。利用这项新技术，他们构建出具有单分子分辨率的三维神经元图谱，并发现了一种以前未知的突触类型。SUM-PAINT是超分辨率显微镜的一项新技术发展，首次允许对大量蛋白进行非常快速和几乎无限制的可视化观察和绘图。相关研究结果发表在2024年3月28日的Cell期刊上，论文标题为“Spatial proteomics in neurons at single-protein resolution”。

Unterauer 说，“生命系统的复杂性包括从整个生物体和组织，到错综复杂的细胞网络结构，再到单个生物分子的组装和相互作用。要全面了解这种复杂性，必须同时研究单个生物分子的位置、特性和相互作用。这种结合多种信号的方法被称为多路复用法（multiplexing method）全面了解蛋白结构，必须克服四个关键挑战：灵敏度、通量、空间分辨率和复用能力。”

这些作者着重关注大脑中神经元的复杂环境，首次为30种不同类型的蛋白绘制了具有单分子分辨率的神经元图谱。随着通量和复用能力的提高，他们得以揭示近900个突触的突触蛋白组成的复杂性。

为了进一步探索这些大型数据集，这些作者开发出一种基于机器学习的分析管道。通过分析这些成像数据集中的1600个特征，如蛋白含量、分布或形状，他们发现了一种以前未知的化学突触类型。这些突触只占所有突触的 1%，而其他成像技术无法检测到它们。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.02.045

通过 SUM-PAINT，这些作者提供了一个数据生成和分析的集成工作流程，可供世界各地的科学家们使用。SUM-PAINT相对容易与市售显微镜一起使用。

论文通讯作者、慕尼黑大学生命分子物理学主席Ralf Jungmann说，“我们深信，SUM-PAINT 不仅是在分子水平上破译复杂的细胞生物学过程中的一个里程碑，也是在发现神经退行性疾病的新治疗方法方面的一个潜在突破。”

通过提供大量蛋白在分子水平上的位置和相互作用的详细图谱，SUM-PAINT 为研究以前隐藏的神经系统疾病细节提供了前所未有的机会。因此，这种新方法有助于深入了解帕金森病或阿尔茨海默氏痴呆症等疾病的潜在机制。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Eduard M. Unterauer et al. Spatial proteomics in neurons at single-protein resolution. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.02.045.

New synapse type discovered through spatial proteomics
https://medicalxpress.com/news/2024-03-synapse-spatial-proteomics.html