科学家们从太平洋西北国家实验室(PNNL)最近发表的一项研究自然通讯概述了他们成功的壮举映射非常小的蛋白质组小鼠子宫。
这项研究是一个协作努力,利用技能的生物学家、化学家和数据分析师。不仅有研究者的科学家们能够绘制小多细胞器官的蛋白质组,但他们也设法用极高的细节。
生化学家克里斯汀Burnum-Johnson领导的团队,太平洋生物科学高级研究科学家,收集大量信息内的单个细胞和组织器官和转换成一个全面的蛋白质丰富的画像。
鼠标子宫可能很小,但这在生物学研究标志着一个巨大的成功。工具箱中所采用的分析方法的团队,和他们的成功使用他们,鼓励他们的蛋白质组学研究广泛采用各种科学领域。
188金宝搏备用与Burnum-Johnson更多地了解研究的基本原理,分析技术以及遇到的挑战。
莫莉·坎贝尔(MC):你能告诉我们关于这项研究背后的基本原理?
克里斯汀Burnum-Johnson (KBJ):生物组织在本质上是一些最复杂的组件,为了更好地理解这些组织,我们需要想象每个生物分子具有高空间分辨率的位置,包括蛋白质,以及它们如何结合执行功能。成像质谱(IMS)是一个强大的新兴工具映射这些分子在组织,但技术挑战有限应用这种蛋白质。在这项研究中,我们将演示一个自动化的蛋白质组成像方法,利用label-free蛋白质组学分析组织体素,产生细胞类型特异的图片与100 - > 2000蛋白质定量µm空间分辨率在薄(10 - 12µm)组织部分。
主持人:你为什么选择探究这部小说的实用技术在小鼠子宫特别吗?
KBJ:这项研究的部分资金由美国国立卫生研究院尤尼斯•肯尼迪•施莱佛国立儿童健康和人类发展研究所)。教授提供的小鼠子宫组织Sudhansu k·戴伊,辛辛那提儿童生殖科学部门的主任。开始的时候我们都在范德比尔特大学在2003年,戴伊和我有一个长期合作利用IMS技术在胚胎植入破译embryo-uterine交互。这些研究的基本原理是,更好的理解uterine-derived介质影响的窗口接受为子宫接受植入将提供多个目标,这可能会反过来被用来确定胚胎移植在适当的时间在体外受精诊所。
我们之前IMS研究可视化子宫lipidomic景观策划胚胎植入matrix-assisted激光解吸/电离(MALDI)和nanospray解吸附电喷雾电离(nano-DESI)技术。在这个首开先河的应用程序中,我们从怀孕子宫横截面分析小鼠早期胚胎的前粘连。我们区分蛋白质组测量导管上皮细胞行子宫腔,是第一个细胞与胚胎早期的形式直接接触;基质细胞,支持妊娠早期胚胎的生长和其他细胞称为分散的腺上皮细胞。我们也能够与这些蛋白质组图片与我们先前的lipidomic图像映射导管上皮特定花生四烯酸代谢磷脂为前列腺素生物活性。
主持人:您使用自动用电技术加上质谱研究。你能扩展方法和你采用这种方法的原因吗?
KBJ:第一步是建立在以前工作的同事朱(co-first作者)和凯利(共同通讯作者,现在在杨百翰大学)测量成千上万的蛋白质从少数(< 100)哺乳动物细胞与nanoPOTS nanodroplet处理在一个锅跟踪样品。建立蛋白质组图片,我们专注于小的区域组织,或压,每个测量100微米长x 100微米宽,只有10微米厚。我们使用nanoPOTS所有样品处理,蛋白质提取、还原、烷基化、和蛋白质水解,在每个立体像素只有200只的液体,然后使用测量水平的女士在每个样本超过2000种蛋白质。
主持人:在这项研究中,你映射的分子分布蛋白在小鼠子宫的微环境。你能告诉我们更多关于分子地图吗?你设想将这种方法应用于其他组织吗?
KBJ:在这项研究中产生的肽nanoPOTS处理各体素转移到96 - PCR板块。对于每一个,我们自制的液相色谱(LC)系统自动进样,样品清理,LC分离和MS / MS数据采集97分钟QExactive + Orbitrap女士帮助解释数据,分子地图是由同事布拉姆,Stratton和Webb-Robertson专家聚集和分析大量的数据形式,可以解释更容易和准确。他们使用Trelliscope,一个开源平台太平洋西北国家实验室为数据可视化开发和管理将成堆的数字转换成一个蛋白质丰富的画像。现在这些基本方法和工具存在,我们已做好准备,来nanoPOTS成像应用于其他生物组织。
主持人:发现从你的学习是你最兴奋的?
KBJ:从这个研究最令人兴奋的发现,我们可以voxelate组织成碎片测量100微米长x 100微米宽x 10微米厚,想象2300多个蛋白质如何改变跨异构组织部分,甚至发现变化,可以错过了通过组织学检查。我们蛋白图像能够描述独特的组织微环境在同一细胞群通过可视化梯度沿mesometrial基质蛋白的表达增加(上)-antimesometrial(底部)轴的子宫。
主持人:你是一个大计划的一部分映射整个人体单细胞分辨率。你能告诉我们更多有关这个项目和进展,到目前为止已经取得了?
KBJ:nanoPOTS成像的发展平台的详细研究和持续努力提高其测量吞吐量和空间分辨率是人类生物分子阿特拉斯支持的项目,或HuBMAP变革性技术将全面地图人体组织。太平洋西北国家实验室的部分HuBMAP是与前太平洋西北国家实验室科学家茱莉亚Laskin合作,现在普渡。太平洋西北国家实验室的HuBMAP团队成员包括自己,查尔斯•Ansong co-first手稿的作者,保罗Piehowski应朱。此协作HuBMAP项目支持的发展和集成nano-DESI代谢组学和lipidomic成像(普渡)和nanoPOTS蛋白质组成像(PNNL)地图人体组织的分子景观。
主持人:这个研究你的下一步是什么?
KBJ:接下来的步骤与这项研究增加吞吐量和nanoPOTS蛋白质组成像平台的空间分辨率,通过融合多路复用等压标签。串联质量标签(TMT)标签是一个多路复用的方法开发的识别和量化的蛋白质来自多个不同样本在单个LC−MS / MS分析/运行。我们已经显示了这种方法的可行性和初步数据生成的朱镕基和Piehowski利用热科学TMT10plex™等压质量标签标记试剂集。这些最初的实验给更高的吞吐量的10倍。因为10个不同的体素结合在一个单一的质分析、蛋白质组识别灵敏度大大提高,促进了映射的规模小得多的组织体素不影响蛋白质组报道。
资深研究科学家克里斯汀Burnum-Johnson在太平洋西北国家实验室生物科学,与莫莉坎贝尔说,科普作家、技术网络。188金宝搏备用
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