近日,,我院張亮副教授聯合中國農業(yè)大學陳艷梅團隊在植物學頂尖期刊Plant Biotechnology Journal(SCI 1區(qū), IF:13.26)在線發(fā)表了題為 “Spatial proteomics of vesicular trafficking:coupling mass spectrometry and imaging approaches in membrane biology ” 的綜述論文,。我院張亮副教授為本文第一作者,,陳艷梅副教授為通訊作者,該研究得到國家自然科學基金面上項目,,河南省高??萍紕?chuàng)新人才等項目的資助。
囊泡轉運(vesicle trafficking)是在真核生物細胞膜與內膜系統(tǒng)中,一種以囊泡形式在不同膜區(qū)室內進行的一種物質運輸,,是細胞的基本生命活動和信號傳遞方式,。它主要包括質膜上的胞吐(Exocytosis)和胞吞(Endocytosis)以及內膜系統(tǒng)之間的轉運等過程。在植物細胞中,,囊泡運輸是一個極其復雜的動態(tài)過程,,其中涉及到許多關鍵的調控因子。其中,,參與囊泡運輸的膜蛋白是高度動態(tài)的,,可以對環(huán)境的變化和信號刺激做出快速反應。因此,,捕捉它們的動態(tài)轉運和重定位對于理解囊泡運輸途徑調控機制以及生理功能至關重要,。然而,由于囊泡蛋白質組的重疊和動態(tài)特性,,其分析一直落后植物中其它亞細胞區(qū)室的研究,。
空間蛋白質組學是研究蛋白質在亞細胞水平分布和豐度的有效技術。結合高分辨率質譜的空間蛋白質組學分析技術和高分辨熒光顯微鏡成像技術的最新進展,,加上高通量的蛋白質數據分析,,提供了亞細胞水平的蛋白質組的空間信息和高時間空間分辨率的胞內膜蛋白動態(tài)定位,,有力地促進了鑒定參與囊泡轉運的調控因子及其動態(tài)特征的研究,。隨著合適的蛋白質檢測和定量方法的發(fā)展,囊泡運輸的高效全局分析取得了突破,??臻g蛋白質組學分析已被應用于不同細胞類型(從哺乳動物細胞到植物細胞)的不同細胞器的膜蛋白定位。在這些研究中發(fā)現,,高分辨率質譜和顯微鏡技術方法的互補性為探索囊泡組分的分布和調節(jié)因子提供了令人興奮的協(xié)同作用,。
在這篇綜述中,系統(tǒng)總結了應用于研究特定運輸路線中細胞器駐留蛋白和調控蛋白的豐度和分布位置的主要蛋白質組學和成像技術,。在基于質譜分析的蛋白質組學方法中,,單細胞器蛋白質組學在分析膜蛋白時是敏感和特異的,適合解決細胞器的靶向問題,;而多細胞器蛋白質組學分析在單細胞器的基礎上為囊泡運輸提供了新的研究視角,。其次,基于活體成像技術,,作者主要介紹了用于研究囊泡運輸的熒光標記方法,,以及高分辨率顯微成像技術在囊泡運輸調控研究中的現狀。此外,,作者總結了目前主流的鑒定囊泡調控蛋白互作因子和驗證蛋白之間互作的技術,。最后討論了蛋白組學和顯微成像技術相結合在探索植物細胞和亞細胞水平的生理過程,包括細胞質膜信號傳導,,囊泡運輸與細胞壁構建以及抗病防御反應中的應用,。