Quantitative proteomics reveals distinct molecular signatures of different cerebellum-dependent learning paradigms （定量蛋白质组学揭示了不同小脑依赖学习模式的不同分子特征）【分享人：朱桂兰】
文献名：Quantitative proteomics reveals distinct molecular signatures of different cerebellum-dependent learning paradigms （定量蛋白质组学揭示了不同小脑依赖学习模式的不同分子特征）
期刊名：Journal of Proteome Research
发表时间：2020年3月
IF：3.78
单位：
- 韩国首尔国立大学
- 环境分子科学实验室，太平洋西北国家实验室
物种：小鼠
技术：定量蛋白质组学
一、 概述：
本研究设置了增加前庭-眼反射（VOR-up）、减少前庭-眼反射（VOR-dn）、增加视动反应（OKR-up）三种小脑依赖学习模式，并且设置了对照组（Ctrl），采用TMT标记的定量蛋白质组学方法，比较小鼠在训练1小时和24小时后小脑的蛋白质表达水平。量化了43种显著相关的蛋白质，提供了一份与小脑依赖学习模式相关的蛋白质清单。此外，五个被选择的蛋白质中的四个被不同的实验方法验证。
二、 研究背景：
虽然小脑在定向运动学习中占有重要地位，但其潜在的细胞机制可能因学习方向的不同而不同。本研究旨在鉴定小鼠学习后1小时和24小时可能参与不同形式小脑学习的显著调控的蛋白质和蛋白质组，为小脑依赖运动学习的分子通路提供了新的见解。
三、实验设计：
四、研究成果：
实验流程图：
1、三种学习模式在经过一定时间的训练后，所测得OKR和VOR的增益都有显著的增加或减少。在训练50min、黑暗放置1小时以及黑暗放置24小时后三种模式的增益具有显著差异，并且在24小时后这种学习记忆仍能得到保留。
2、提取小鼠小脑小叶的蛋白，利用TMT标记定量的方法进行蛋白质组学研究，共匹配到了6623个蛋白质。结合FASP酶解消化方法和高pH反相分馏技术定位了这些蛋白在细胞中的位置，其中含量较多的是22%的膜蛋白、19%的胞质蛋白以及15.3%的核蛋白。
3、比较三种不同学习模式在两个时间点的蛋白质组，分别确定了21和22个差异表达蛋白。其中鉴定到最多差异表达蛋白的是OKR-up组，其次是VOR-dn，数量最少的是VOR-up。
4、对训练后黑暗放置24小时形成长期记忆的小鼠小脑蛋白进行蛋白质富集分析，得到了与对照组相比显著调控蛋白上调或下调的结果。在VOR- dn和VOR-up组中，大部分显著调控蛋白表达下调，而OKR-up组中大部分显著调控蛋白表达上调。在不同的学习模式中分别有不同功能的蛋白质组被显著调控，也有同一功能的蛋白质组被共同调控的情况。
5、根据OKR和VOR两种眼球运动类型，将蛋白质组数据分成两组进行加权基因共表达网络分析，发现有7个模块与4个行为特征中的某些特征显著相关。选择与ΔGain显著相关的两个模块中的蛋白质组进行功能注释，找到了一些与运动记忆显著相关的蛋白质组。
6、选择OKR-up组中与学习运动记忆显著相关的5个蛋白（Snca、Sncb、Cttn、Stmnl、Cplx2），利用不同的实验方法，如western blot，验证独立生物样本的表达谱。发现除了Cplx外，其他四种蛋白(Snca、Sncb、Cttn、Stmn1)的表达水平与蛋白质组定量水平相似；并且与对照组相比，蛋白表达量明显增加。
五、文章亮点（结论讨论）：
文章第一个描述关于小脑依赖的眼动记忆的蛋白质组学分析。对三种不同学习模式的蛋白质组进行分析，提供了一个比较全面的与小脑依赖运动学习相关的蛋白质列表。研究结果表明动眼神经的学习可以引起小脑突出的结构和功能改变，有助于阐述参与VOR和OKR学习的分子机制，进一步揭示小脑依赖运动学习的分子机制。
阅读人：朱桂兰
