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文 | 學術頭條
大腦是哺乳動物體內最複雜的器官，擁有多種生理功能和複雜的細胞組織。腦科學被認為是人類科學最後的前沿，近些年來，對大腦的研究不斷取得重要成果。
今天 Science 雜誌發表了瑞典卡羅林斯卡學院研究團隊一份關於大腦中所有蛋白質表達圖譜的重磅成果。
為了增加對大腦及大腦疾病的神經生物學的基本了解，研究人員對人、豬和小鼠大腦的主要區域進行了全面的轉錄組分析。通過對三種哺乳動物大腦中 RNA 和蛋白質表達的全局分析和對比區域表達譜，研究人員報告了三個哺乳動物物種之間蛋白質表達水平的相似性和差異。
論文截圖（來源：Science）
更進一步了解人腦
大腦是我們身體結構和功能最複雜的器官。瑞典卡羅林斯卡學院的研究人員領導繪製的新大腦圖譜資源基於對涵蓋 27 個大腦區域的近 1900 個大腦樣本的分析，將來自人腦的數據與來自豬和小鼠大腦的相應信息相結合。
該項目的順利進行得益於人類蛋白質圖譜（HPA）項目發布的最新資料庫，該資料庫位於瑞典的生命科學實驗室（SciLifeLab），該實驗室是與 KTH 皇家理工學院、Karolinska 研究所、斯德哥爾摩大學和烏普薩拉大學聯合成立的一個研究中心。該項目也與中國深圳和青島的華大基因研究中心以及丹麥的奧胡斯大學合作。
來源：人類蛋白質組官網
開放存取資料庫為醫學研究人員提供了前所未有的資源，可加深他們對神經生物學的理解，並開發針對精神疾病和神經疾病的新型、更有效的治療和診斷方法。
KTH 皇家理工學院蛋白質科學系教授、卡羅琳斯卡研究所神經科學系客座教授、人類蛋白質圖譜工作負責人 Mathias Uhlén 表示：「正如預期的那樣，哺乳動物之間共享了大腦的藍圖，但是新的圖譜還揭示了人、豬和老鼠的大腦之間有趣的差異。」
在該研究中，小腦是大腦最令人關注的區域。在該區域研究人員發現了許多高表達水平的蛋白質，包括一些與支持小腦在情緒處理中作用的精神疾病相關的蛋白質。
卡羅林斯卡學院神經科學系研究員、該論文的第一作者 Evelina Sjstedt 博士表示：「另一個有趣的發現是，大腦的不同細胞類型與周圍器官共享特定的蛋白質。例如，星形細胞，即 ' 過濾 ' 大腦細胞外環境的細胞，與肝臟中過濾血液的細胞共享許多轉運蛋白和代謝酶。」
全基因組轉錄組分析揭示哺乳動物大腦區域和物種特異性的表達（來源：Science）
在比較負責神經元之間通信的神經遞質系統時，可以確定物種之間的一些明顯差異。
人類蛋白質圖譜大腦輪廓研究小組負責人，卡羅林斯卡研究所神經科學系研究員 Jan Mulder 博士說：「神經遞質系統的一些分子成分，特別是對釋放的神經遞質和神經肽有反應的受體，在人和小鼠中表現出不同的模式。這意味著在選擇動物作為人類精神和神經疾病的模型時應謹慎行事。」
論文精彩圖集
哺乳動物大腦解剖區域的全基因組轉錄組分析（來源：Science）
三種哺乳動物大腦表達的區域比較（來源：Science）
小鼠大腦區域轉錄組、原位雜交和免疫螢光數據比較（來源：Science）
哺乳動物大腦區域表達的物種比較（來源：Science）
哺乳動物大腦中細胞識別基因的表達譜（來源：Science）
大腦區域基因表達與全身表達的比較（來源：Science）
大腦皮層 420 個腦細胞類型特徵基因的表達情況（來源：Science）
關於人類蛋白質圖譜
蛋白質是生命的基本組成部分。但蛋白質常因定位錯誤或異位表達而導致疾病，因此解決所有人類蛋白質在器官、組織、細胞和亞細胞水平上的空間分布將大大提高我們對人類健康和疾病生物學的理解。
人類蛋白質圖譜計劃是 2003 年在瑞典啟動的一個項目，旨在利用多種組學技術（包括基於抗體的成像，基於質譜的蛋白質組學，轉錄組學和系統生物學）的整合來繪製細胞、組織和器官中所有人類蛋白質的圖譜生物學。
自從人類基因組測序完成以來，人類蛋白質圖譜（HPA）計劃最終的目標是了解約 20000 個蛋白質編碼基因的動態表達，並生成人類蛋白質組圖譜。
「圖譜」 是指對某一主題有全面了解的圖片或圖表的集合，完成人類蛋白質圖譜的目標是揭示每個人類蛋白質在不同人類組織、癌症類型和細胞系中的空間分布和表達。這種圖譜的方式允許觀察單個蛋白質和屬於器官和細胞器等結構的蛋白質列表，或根據表達水平和組織分布對蛋白質進行分類。
人類蛋白質圖譜項目最初位於瑞典，由斯德哥爾摩皇家理工學院、烏普薩拉大學、烏普薩拉阿卡德米斯卡大學醫院以及最近設在烏普薩拉和斯德哥爾摩的生命科學實驗室共同努力，如今已經與印度、韓國、日本、中國、德國、法國、瑞士、美國、加拿大、丹麥、芬蘭、荷蘭、西班牙和義大利的機構進行正式合作。
人類蛋白質圖譜網站的第一版於 2005 年啟動，由基於大約 700 種抗體的蛋白質表達數據組成。從那時起，每個新版本都為網站提供了更多數據以及新功能，目前該網站已經更新到第 19 版，提供了約 17085 組基因和 26371 組抗體。
人類蛋白質圖譜由六個獨立的部分組成，分為組織圖譜、細胞圖譜、病理圖譜、腦圖譜、血液圖譜和代謝圖譜，每個部分重點關注人類蛋白質的全基因組分析的特定方面。
十多年來，人類蛋白質圖譜（HPA）已成為研究人類組織和細胞中蛋白質定位和表達的重要工具。人類蛋白質圖譜的核心是其獨特的抗體收集，用於通過免疫組織化學和免疫細胞化學定位整個人類蛋白質組。通過這些方法，產生了超過 1000 萬張顯示單細胞水平蛋白質表達模式的圖像。
人類蛋白質圖譜計劃也已經為人類生物學和疾病領域的數千篇出版物做出了貢獻，由於其對人類發展的根本重要性，被 ELIXIR 組織（www.elixir-europe.org）選為歐洲核心資源，因為它對廣泛的生命科學界十分重要。
同時人類蛋白質圖譜知識資源中的所有數據都是開放訪問的，允許學術界和工業界的科學家自由地使用這些數據來探索人類蛋白質組。
論文原文連結：
https://science.sciencemag.org/content/367/6482/eaay5947
人類蛋白質圖譜計劃網址：
https://www.proteinatlas.org/
參考資料：
https://www.eurekalert.org/emb_releases/2020-03/ki-osc030320.phphttps://www.proteinatlas.org/Thul, Peter & Lindskog, Cecilia. (2017). The Human Protein Atlas - A spatial map of the human proteome. Protein Science. 27. 10.1002/pro.3307.