생체시계 pacemaker 인 시교차상핵(SCN)에서의 성장변화 정량을 위한 단백체 기법 개발

제목	생체시계 pacemaker 인 시교차상핵(SCN)에서의 성장변화 정량을 위한 단백체 기법 개발
추천 연구 논문	'Microanalytical Mass Spectrometry with Super-Resolution Microscopy Reveals a Proteome Transition During Development of the Brain’s Circadian Pacemaker' Analytical Chemistry. 2023 (doi: 10.1021/acs.analchem.3c01987)
선정 이유	- 뇌의 발달과정 동안 미성숙한 신경회로에서의 자발적 그리고 감각-주도 활동의 변화에 의해 부분적으로 신경세포 단백체가 조절됨 - 이와 같은 활동 의존적 회로 개선연구를 위한 대표적 모델은, 눈에서 뇌로의 axonal projection 형성이 시력 발현 이전의 자발적인 망막 활동과 눈 뜨기 시작 후의 시각 경험에 의해 영향을 받는 성장 마우스 시각 시스템임 - 이와 같은 성장전환 동안 망막수용 targets 에서 발생하는 정확한 단백체 변화는 아직 알려져 있지 않다는 점에서 본 논문을 선정함
주요 내용	- 이 연구에서 빛수용체에 의존적 시각 기능의 발현 이전/이후에 주요 생체시계 pacemaker 인 상측 시상핵(SCN)에서의 성장 변화를 정량하기 위한 discovery mode 로서의 CE-ESI 질량분석기를 이용한 미세분석 단백체기법을 개발함 - CE-ESI 와 trapped ion mobility spectrometry time-of-flight (TOF) 질량분석기(TimsTOF PRO)의 결합은 동일한 분석 플랫폼에서 TOF 만의 제어와 비교해서 동정 및 정량화된 단백질 수가 2배가 됨 - Total local tissue 단백체의 대략 0.5% 이하에 해당하는 10 ng 의 펩타이드 주입으로부터, technical triplicate 분석은, axon guidance, synapse function, glial cell maturation, and extracellular matrix refinement 등 중요한 canonical 기능을 가진 많은 단백질을 포함한, 1894개 단백질을 동정하고 1066개 단백질을 정량화함 - Label-free 정량화는 166개의 단백질이 발달 과정에서 differential regulation 되며, 눈 뜨기 이전에 axon guidance 와 관련된 단백질이 풍부하고 눈 뜨기 시작 후엔 시냅스와 관련된 단백질이 풍부해지는 것을 밝혀냄 - STOchastic Optical Reconstruction Microscopy (STORM)를 이용한 단백질의 초고해상도 이미징은 MS 결과와 관련되고, SCN에서 눈 뜨기 전/후의 전시냅스(presynaptic) 단백질 증가가 시냅스 수의 발달적 증가를 반영하지만, 전시냅스 크기와 외부 시냅스 단백질 발현을 반영하지 않는다는 것을 보여줌
시사점	이 연구는 CE-ESI 기반 미세단백체를 위한 TimsTOF PRO 의 최초 개발 및 시스템적 적용을 보여주고, 분석 신경과학을 지원하는 기술의 레퍼토리를 확장하기 위한 미세분석 CE-ESI TimsTOF PRO 와 부피 초고해상도 STORM 이미징을 최초로 결합한 플랫폼을 선보였다는 점에서 시사하는 바가 큼