《自然-方法學》：可視蛋白質組學

瑞士聯邦技術學院的研究人員開發出一種在問號鉤端螺旋體(Leptospira interrogans)這種病原體中定位蛋白復合物的新方法，稱為“可視蛋白質組學”。文章發表在本期的《自然-方法學》上。

　　活細胞中的生化進程分為多個功能單元，它們在細胞內有著特定的時間和空間分布。一般來說，這些單元是相互作用蛋白形成的復合物。定量質譜常常用于確定蛋白復合物的組成，但這種方法需要多個細胞的裂解液，但這樣一來，空間信息就損失了，特定細胞的特有性質也就看不見了。

　　低溫電子斷層掃描術(cryoET)是一種三維觀察細胞的成像技術。在目前可實現的分辨率下，它能鑒定并定位冰凍含水標本中的大蛋白復合物。這是通過模板匹配來實現的，將代表特定蛋白復合物的信號與cryoET收集的信號聯系起來。多個蛋白復合物的結構特點組合，就有可能描述出特定細胞的立體蛋白質組結構，這個過程就稱為“可視蛋白質組學”。這種方法已經應用到無細胞系統中，它在完整細胞中的應用還只限于核糖體。主要局限在于難以將真正的模板匹配和假陽性區分開來，因為低溫電子斷層照片的信噪比相當低。

　　Ruedi Aebersold及他的同事將兩種 方法結合起來，推進了細胞內蛋白復合物的觀察。首先，研究人員利用質譜選擇并定量合適的蛋白復合物，作為模板配對，然后利用cryoET來定位這些復合物。

　　為了消除假陽性，研究人員用多個動態范圍的蛋白濃度和不同的噪音模式，來優化一種新的打分功能，并從斷層照片上提取出多個交叉關聯的特征，建立可靠的統計學模式來區分陽性和假陽性，還對大量斷層照片中不同蛋白復合物的模板匹配進行了充分的統計學驗證。通過這些努力，他們終于能夠自信地檢測并定位單細胞中的多個復合物。最終，他們在問號鉤端螺旋體中定位出9個不同的蛋白復合物，分別具有不同的豐度水平和分子量。

　　盡管這種方法目前還局限在極小的生物如問號鉤端螺旋體中，也只能檢測相對大量的蛋白復合物，但是cryoET技術的進一步發展將會拓寬這種“可視蛋白質組學”方法的應用性。