《Nature Communications》：Multi-omic mapping of Drosophila protein secretomes reveals tissue-specific origins and inter-organ trafficking
编辑推荐：
为解决全面解析分泌蛋白（“分泌组”）及其组织来源的难题，研究人员利用多组学方法，首次绘制了果蝇535个血浆蛋白的组织-分泌组图谱。该研究不仅鉴定出循环蛋白的起源特征（如来源于胶质细胞等非典型组织），还揭示了部分蛋白在合成组织外的沉积现象，为探究蛋白功能、器官间通讯及挖掘人类生物标志物同源物提供了宝贵资源。
在动物生物学中，分泌蛋白扮演着至关重要的角色，它们如同在体内奔流的信使，协调着从发育、免疫到代谢等各种生命活动。正因如此，它们也成为了疾病诊断中极具潜力的生物标志物和治疗药物的热门靶点。然而，要全面、系统地鉴定出体内所有分泌蛋白——即所谓的“分泌组”，并精准定位它们究竟由哪个组织或细胞产生，一直是一个巨大的科学挑战。传统方法往往难以实现高通量、无偏倚的检测，更难以在复杂的活体环境中追溯蛋白质的“出生地”。为了解决这一难题，一支研究团队将目光投向了模式生物黑腹果蝇（Drosophila melanogaster），试图绘制一幅详尽的组织特异性分泌蛋白图谱，以揭开循环蛋白的起源之谜和它们潜在的组织间通讯功能。
为了达成这一目标，研究人员巧妙地融合了多种前沿技术，构建了一个强大的研究体系。他们首先建立了一套转基因果蝇品系，用于特异性标记10种主要组织的内源性分泌蛋白。在此基础上，他们大规模分离果蝇血淋巴（功能上类似血液），并结合全生物体单细胞核RNA测序（snRNA-seq）数据，对血浆蛋白进行综合分析。此外，团队还构建了40个CRISPR敲入品系，用于验证和深入研究特定蛋白。这些方法学上的改进，共同支撑起了后续的发现。
组织特异性分泌组图谱的构建
通过对转基因标记、血浆蛋白质组学和单细胞转录组数据的整合分析，研究人员成功绘制了一张包含535个血浆蛋白的图谱，明确了它们各自的主要组织来源。这张图谱首次在果蝇中系统揭示了循环蛋白的组织起源特征。
循环蛋白的起源与特征
利用上述图谱，研究揭示了循环蛋白的几个关键特征：第一，绝大多数蛋白来源于特定组织，其中不乏一些非常规的分泌源，例如神经系统中的胶质细胞。第二，许多被鉴定出的循环蛋白功能未知，是潜在的新研究靶点。第三，部分循环蛋白实际上是跨膜蛋白的胞外结构域被“剪切”脱落（shed ectodomains）后进入循环的，这提示了一种新的蛋白分泌调控机制。
体内验证与器官间蛋白转运
研究并未止步于图谱绘制。通过体内实验，研究人员验证了图谱预测的组织特异性表达模式。更重要的是，他们发现了一些蛋白在合成它们的组织中被检测到的同时，其蛋白本身却沉积在另一个完全不同的组织中。这一现象强烈暗示了这些蛋白可能作为信号分子，在器官之间进行运输和通讯，从而介导远程的生理调控。
结论与意义
这项研究通过多组学整合策略，成功构建了首个果蝇组织分辨率下的血浆蛋白质分泌图谱。它系统地回答了“循环蛋白从哪里来”这一基本问题，并揭示了其组织起源的多样性和复杂性，包括非经典分泌组织的贡献。研究进一步发现了蛋白质从其合成组织到功能组织的跨器官转运现象，为理解器官间通讯（inter-organ communication）提供了直接的分子线索和证据。该成果不仅为果蝇生物学提供了宝贵的数据资源，有助于后续深入探究这些血液蛋白的具体功能，更为重要的是，它为在高等动物尤其是人类中寻找和研究器官间通讯信号分子、挖掘人类疾病生物标志物的同源物，提供了一个可借鉴的强大研究范式和线索来源。该研究发表于《自然·通讯》（Nature Communications）期刊。
