Dev Cell｜空間蛋白組和磷酸化修飾組聯合揭示肝臟內皮細胞全景

肝臟內皮細胞

（liver endothelial cells，L-EC）是肝臟中除了肝實質細胞外一類重要的細胞。有研究報道，L-EC不僅可以作為“過濾器”調節從腸道到肝細胞的代謝物運輸，還可以透過不依賴於白細胞外滲的方式控制對病毒感染的免疫反應，這表明了L-EC在肝實質的空間組織和維持肝臟穩態方面具有指導作用 ［1］ 。

近年來的研究加深了我們對L-EC功能的瞭解，單細胞測序技術的應用，使得沿著肝小葉軸從門靜脈到中央靜脈的肝細胞和L-EC轉錄組的異質性和複雜性得到解析。但目前針對空間訊號機制的研究僅限於單細胞轉錄組學（scRNA-seq），這並不能反映出蛋白質組、包括翻譯後修飾組等蛋白質的功能和最終生物學結果的調控作用。

2021年5月25日，

Development Cell

雜誌上發表了題為“

A spatial vascular transcriptomic, proteomic, and phosphoproteomic atlas unveils an angiocrine Tie–Wnt signaling axis in the liver

” 的最新文章，

該研究將空間細胞分選與轉錄組學、蛋白質組學和磷酸化修飾組學相結合，建立了肝臟內皮細胞的空間蛋白質組全景

，並進一步揭示Tie1訊號依賴性Wnt的產生是維持肝臟再生生態位和損傷後肝臟質量恢復的關鍵決定因素，為肝臟分割槽的血管訊號傳導機制提供了新的啟發和深入理解。

01肝臟內皮細胞的空間多組學分析

前期分析發現cKit（原癌基因

C-kit

編碼的III型受體酪氨酸激酶家族成員）表達沿門靜脈中央肝小葉軸逐漸增加。於是，研究人員基於 cKit表達強度對L-EC進行FACS分類，得到門靜脈（portal node，PN）、門靜脈周圍（peri-portal，PP）、中央周圍 （peri-central，PC）和中央靜脈 （central vein，CV）四個亞群。接著，透過轉錄組、蛋白組和磷酸化修飾組分析，分別鑑定到28727個基因、5015個蛋白質和位於3447個蛋白質上的19607個磷酸化位點。透過比較四個亞群的差異表達，明確了所有L-EC轉錄本、數千種蛋白質以及相應磷酸化位點的分割槽模式，

在空間上建立了一幅全面的關於血管床蛋白表達和磷酸化的多組學分佈圖。

圖1。 肝臟內皮的空間多組學

02肝臟血管的空間磷酸化修飾組

研究人員對Ⅰ類p-肽（p-S， p-T和 p-Y磷酸化肽段）的空間分佈進行分析，發現25%鑑定到的肽段有明顯的分割槽，這與蛋白質總體分割槽一致。對比7520對p-肽-蛋白質的CoM（Center-of-Mass），研究人員發現16%的p-肽-蛋白質對發生顯著的分割槽變化，而在蛋白質- RNA對中這一比例為8%，這表明

沿著肝竇的差異磷酸化是調節蛋白質功能的主要因素

。SMART 蛋白結構域分析顯示，酪氨酸激酶催化結構域在中心區域顯著富集，而絲氨酸/蘇氨酸催化結構域在各個區域的表現相同。

圖2。 空間蛋白質組學揭示了肝臟血管的不同磷酸化

03受體酪氨酸激酶Tie1特異性調控Wnt9b的表達

當啟用單個血管RTKs（receptor tyrosine kinase）時，血管生成素受體Tie1和Tie2/TEK在TOP分割槽的磷酸化蛋白中被鑑定出來，但它們的mRNA和蛋白質水平相同，這表明該訊號途徑的高度區域性化啟用，可能在肝臟分割槽中具有調控作用。研究人員使用Tie1功能阻斷

抗體進行了通路阻斷實驗，結果顯示L-EC轉錄組在CV中發生了顯著變化。與此同時，CV標誌性基因Wnt9b幾乎完全不表達，因此，研究人員將Tie受體訊號確定為血管Wnt表達的關鍵調節因子，

Wnt9b的直接轉錄調控由Tie1訊號傳導介導

，並且Wnt9b表達的調控對Tie受體訊號傳導具有高度特異性。

圖3。 酪氨酸激酶Tie1訊號傳導介導Wnt9b的轉錄調控

04Tie1誘導的Wnt是肝臟再生所必需的

由於Tie1特異性調控L-EC Wnt9b的表達，研究人員著重研究了這條訊號軸對肝再生的貢獻。透過條件性滅活EC中的Tie1（Tie1iECKO），然後在三分之二部分肝切除術 （PHx） 後追蹤肝臟再生。結果顯示，肝切除兩天後，與對照小鼠相比，肝切除小鼠肝臟裂解物中Wnt9b和Wnt2的表達顯著降低。此外，術後2天的肝體比顯著降低，肝臟再生受到損害，這表明

Tie1訊號依賴性Wnt的產生是維持肝臟再生生態位和損傷後肝臟質量恢復的關鍵決定因素

。

圖4。 Tie1誘導的Wnt是肝臟再生所必需的

總之，本研究透過空間細胞分選策略，從肝小葉不同區域富集L-EC，結合轉錄組學、蛋白質組學和磷酸化蛋白質組學分析，繪製了肝臟血管系統中蛋白質調節的結構解析的草圖。結果進一步揭示，Tie受體訊號是血管Wnt活性的選擇性和特異性調節因子，協調血管分泌素訊號，從而在肝再生過程中控制肝細胞功能。

本研究對肝臟細胞的空間組織形成了基礎性的見解，也為其他器官的空間生物學研究提供了啟發。空間分選可作為一種普遍適用的策略，結合高靈敏、高深度的

單細胞蛋白質組學

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參考文獻：［1］ Guidotti L， et al。， 2015。 Immunosurveillance of the liver by intravascular effector CD8+ T cells。

Cell

。［2］ Inverso D， et al。， 2021。 A spatial vascular transcriptomic， proteomic， and phosphoproteomic atlas unveils an angiocrine Tie–Wnt signaling axis in the liver。

Developmental Cell

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