分享一篇发表在Nature Communications上的文章，文章的题目是“Cell type-specific biotin labeling in vivo resolves regional neuronal and astrocyte proteomic differences in mouse brain”。这篇文章来自美国埃默里大学Srikant Rangaraju团队，报告了一种细胞类型特异性体内蛋白质组学标记方法，描述了一种用于生物素连接酶TurboID细胞类型特异性表达的小鼠系，用于蛋白质的体内生物素化，可用于研究蛋白质组学水平上发生的分子变化。

大脑由不同的细胞类型组成，包括神经元、神经胶质细胞和血管细胞。脑细胞类型在发育、衰老和病理状态的生理过程中，其分子组成表现出复杂而细微的变化。虽然目前在单细胞转录组分析的研究为小鼠和人脑健康和致病状态的各种分子特征提供了许多新的见解，但转录组学发现与蛋白质水平变化不完全相关。因此，不同脑细胞类型的蛋白质组学表征可以为细胞发育，衰老和神经病理学的机制提供重要的见解。在这篇文章中，作者开发了CIBOP方法（Cell type-specific In vivo Biotinylation Of Proteins），构建了Rosa26^TurboID 小鼠，通过Cre-lox遗传方法在不同细胞系中诱导TurboID表达，从而能够解析不同神经细胞的蛋白质组学特征。

研究结果：

为了验证该方法是否可以在成年小鼠的大脑中实现标记，文章通过用Camk2a-CreErt2培育Rosa26^TurboID/wt小鼠，希望实现在Camk2a 神经细胞上的标记。在注射他莫昔芬、喂食生物素后，对大脑不同位置的裂解物进行蛋白质组分析。和对照组相比，Rosa26^TurboID/wt小鼠的大脑样品出现了生物素化标记，其中皮层、海马体和纹状体/丘脑区域观察到的标记水平最高，全脑免疫荧光成像证实了WB的结果，并且电生理实验发现TurboID的表达和标记过程对Camk2a的功能无显著影响。

接下来，文章将来自皮层，海马体，纹状体/丘脑，脑桥/髓质和小脑的生物素化蛋白质用链霉亲和素珠富集，然后进行LFQ-MS分析，获得了所有样品的2096种蛋白质信息。Rosa26^TurboID/wt小鼠样品中，1269种蛋白质初选了高于对照组2倍的富集。GSEA鉴定发现1245种富集蛋白参与了不同的生物过程。与来自成年小鼠大脑的脑蛋白质组学数据集相比，这篇文章的Camk2a神经元蛋白质组鉴定了114种神经元衍生的蛋白质，以前未在全脑水平上定量。  

为了在没有富集的情况下检测蛋白质，例如细胞因子和信号蛋白，文章在之前的方法上进行了拓展，采用多路复用Luminex三明治ELISA方法，使用基于抗体的方法测量参与细胞信号级联的特定生物素化细胞因子和磷酸化蛋白。发现和对照组相比，Rosa26^TurboID/wt小鼠样品中10种磷酸化蛋白和9种细胞因子显着升高。文章还研究了Rosa26^TurboID/wt Camk2a小鼠中神经元衍生的信号蛋白和细胞因子的区域差异，发现25 种细胞因子中的 32 种和来自 Akt/mTOR和 MAPK信号通路的磷酸化蛋白在所有区域的信号强度最高，为MS提供了一种互补的方法，用于检测蛋白质组学特征，解决了大脑中细胞类型特异性表型背后的信号传导机制。

这篇文章报告了一种细胞类型特异性体内蛋白质组学标记方法，其中生物素连接酶TurboID使用Cre-lox遗传策略在所需的细胞类型中表达，可用于研究蛋白质组学水平上发生的分子变化，同时保留细胞的天然状态。该方法将有助于在生理和病理状态下表征各种组织中的细胞类型特异性蛋白质组，也为解决复杂组织生理或病理状况背后的细胞机制提供了一个框架。