《Current Issues in Molecular Biology》：Dynamic Proteomic and Metabolomic Analysis Reveals Metabolic Reprogramming During Early Neuronal Transdifferentiation of Human Fibroblasts Driven by Forskolin
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毛喉素（Forskolin, FSK）是一种特征明确的小分子腺苷酸环化酶激活剂，可驱动人成纤维细胞的直接神经元转分化；然而，在谱系转换起始阶段，蛋白质组与代谢适应性变化的时间序列及其协调关系仍知之甚少。在本研究中，研究人员在三个生物学时间点——诱导前（第0天）
毛喉素（Forskolin, FSK）是一种特征明确的小分子腺苷酸环化酶激活剂，可驱动人成纤维细胞的直接神经元转分化；然而，在谱系转换起始阶段，蛋白质组与代谢适应性变化的时间序列及其协调关系仍知之甚少。在本研究中，研究人员在三个生物学时间点——诱导前（第0天）、定向起始（第2天）和神经元成熟（第5天）——对BJ人真皮成纤维细胞应用了基于数据非依赖性采集（data-independent acquisition, DIA）的定量蛋白质组学和非靶向代谢组学分析。在已建立的基于FSK的诱导方案下，BJ成纤维细胞迅速获得神经元样特征，至第5天超过90%的细胞呈TUJ1阳性。蛋白质组学分析揭示了一种深刻的二元调控转变：核心代谢和能量通路（糖酵解、三羧酸（tricarboxylic acid, TCA）循环和氧化磷酸化）的时间依赖性激活，伴随细胞周期进程和DNA复制的持续抑制。一致地，全局代谢组学分析揭示了代谢状态的统计学单向转变，其特征为磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate, PEP）的进行性积累。总之，研究人员的发现将中心碳代谢的协调重塑确定为基于FSK诱导方案下与神经元转分化相关的显著早期分子特征。该研究为理解化学诱导细胞命运转换过程中的早期分子重塑提供了整合的蛋白质组学和代谢组学框架，并为未来重编程过程中代谢调控的功能研究奠定了基础。
论文解读：毛喉素驱动的人成纤维细胞早期神经元转分化中的代谢重编程
一、研究背景
神经元是维持生理稳态和执行高级神经计算不可或缺的功能单元，但由于其终末分化且处于有丝分裂后状态，成熟神经元几乎不具备自我更新或再生的能力。因此，无论由急性损伤还是慢性神经退行性疾病导致的神经元丢失，都会造成运动协调、认知功能和感觉知觉的持久损害，且目前尚无临床获批的干预手段能够恢复受损的神经元回路。近年来，体细胞重编程已成为神经元再生的变革性策略，通过转录因子或小分子诱导可将成纤维细胞等体细胞直接转化为功能性神经元。然而，病毒载体介导的重编程存在基因组整合和插入性致癌的固有风险。化学诱导神经元重编程（chemically induced neuronal reprogramming, CiN）虽可规避这些遗传毒性危害，却通常依赖经验优化的多组分"鸡尾酒"配方，化合物间协同作用的机制基础仍不清楚，累积细胞毒性效应也构成显著安全隐患。毛喉素（forskolin, FSK）是一种安全且高渗透性的二萜类小分子腺苷酸环化酶（adenylyl cyclase, AC）激活剂，可通过升高细胞内cAMP水平启动PKA/CREB信号轴。研究人员此前已证实，单独使用FSK即可将人成纤维细胞高效重编程为功能性诱导神经元（FSK-induced neurons, FiNs），其机制主要涉及cAMP–CREB1–JNK级联；然而，该单分子转分化过程中细胞代谢重编程的作用尚未得到系统研究。
二、研究概述与意义
为系统解析FSK驱动神经元转分化的分子架构，研究人员在诱导前（第0天）、定向起始（第2天）和神经元成熟（第5天）三个关键时间点对BJ人真皮成纤维细胞进行了时间分辨的整合蛋白质组学与代谢组学分析，发现糖酵解酶和三羧酸（TCA）循环酶系的协调上调及中心碳代谢的显著重塑，并将磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的持续积累确定为与细胞状态转换相关的早期持续代谢特征。该研究发表于《Current Issues in Molecular Biology》，为理解化学诱导细胞命运转换过程中的早期分子重塑提供了整合的蛋白质组学和代谢组学框架，并为重编程过程中代谢调控的未来功能研究奠定了基础。
三、关键技术方法
样本来源为BJ人皮肤成纤维细胞（ATCC, CRL-2522）。主要方法包括：（1）基于数据非依赖性采集（DIA）的定量蛋白质组学，采用timsTOF HT质谱仪采集数据，Spectronaut v19软件进行蛋白质鉴定与定量；（2）非靶向代谢组学，采用UHPLC-Orbitrap Exploris 240系统结合UHPLC-MS/MS进行代谢物检测与鉴定；（3）免疫荧光染色评估神经元标志物TUJ1和MAP2的表达；（4）Western blot验证关键蛋白的表达趋势；（5）基因本体论（GO）与京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析；（6）基因集富集分析（GSEA）；（7）趋势聚类分析与整合网络分析。
四、研究结果
4.1 形态学特征
