面向植物复杂组织的高深度单细胞蛋白质组学工作流程及其冷响应应用研究

《Plant Communications》：Deep single-cell proteomics reveals cellular heterogeneity in the cold response of Arabidopsis leaves

摘要

基于质谱（MS）的植物复杂组织单细胞分辨率蛋白质组分析极具挑战性。在此，我们提出了一种高灵敏度的单细胞蛋白质组学（SCP）工作流程，整合了单细胞分选、样本前处理、质谱检测和数据处理的各个关键步骤，并针对植物细胞进行了专项优化。利用这一定制化工作流程，我们实现了极大的鉴定深度，从单个叶肉细胞中定量了约4,200个蛋白组。在拟南芥叶片冷响应研究的原理验证中，我们基于植物单细胞水平的蛋白质组信息，实现了准确的细胞分型/聚类。此外，我们揭示了冷响应的细胞类型特异性差异，并在单细胞分辨率下定量了冷响应蛋白的动态变化。在随机分选的100个表皮细胞中，鉴定出了两大类细胞（保卫细胞和铺路细胞）。叶肉细胞中蛋白质组与转录组在单细胞水平上的不一致性进一步强调了植物SCP技术的重要性。我们的深度植物SCP工作流程为未来跨多种组织/器官的应用铺平了道路，并实现了对植物生物学的全面洞察。