A complexidade das coisas vivas é impulsionada, em grande parte, pela enorme diversidade de tipos de células. Uma vez que todas as células de um organismo compartilham os mesmos genes, a diversidade das células deve vir das proteínas específicas que são expressas. As células cerebrais são geralmente divididas em neurônios e glias. Dentro dessas duas categorias, Contudo, reside uma grande diversidade de tipos de células que estamos apenas começando a descobrir. A diversidade de tipos de células no cérebro e outros tecidos foi recentemente expandida por novas técnicas, como sequenciamento de RNA, que identificam e medem os mRNAs presentes em uma célula, o chamado transcriptoma. Embora os mRNAs sejam o modelo para proteínas, o transcriptoma é um proxy pobre para proteínas que uma célula realmente produz, o proteoma. Cientistas do Instituto Max Planck para Pesquisa do Cérebro em Frankfurt desenvolveram novos métodos para detectar mudanças em tempo real no proteoma.

Com base na tecnologia anterior, desenvolvido pelo Laboratório de Erin Schuman no Instituto Max Planck e colaboradores David Tirrell da Caltech e Daniela Dieterich da Universidade de Magdeburg, Beatriz Alvarez-Castelao e colegas tiraram proveito de um sistema de marcação "metabólica" de proteínas. Neste sistema, as proteínas durante a síntese são "marcadas" com um aminoácido, qual é, sob condições normais, não está presente nessas células. A fim de rotular proteínas em um determinado tipo de célula exclusivamente, a equipe de pesquisa usou uma metionil tRNA sintetase mutante (MetRS) que reconhece o aminoácido modificado. Em seguida, eles criaram uma linha de mouse em que o MetRS pode ser expresso em tipos específicos de células. Quando o aminoácido não canônico é administrado aos camundongos MetRS mutantes através da água potável, apenas proteínas em células que expressam o metRS mutante são marcadas.

As proteínas marcadas nas células podem ser visualizadas e reconhecidas com anticorpos ou podem ser extraídas e identificadas por espectrometria de massa. Alvarez-Castelao:"Usamos a técnica para identificar dois conjuntos diferentes de proteínas cerebrais, aqueles presentes em neurônios excitatórios no hipocampo, uma estrutura cerebral importante para a navegação, aprendizagem e memória dos animais, e neurônios inibitórios no cerebelo, uma estrutura envolvida no comportamento motor. "

Uma característica particularmente notável dessa tecnologia é que pode-se detectar diretamente mudanças nas proteínas do cérebro em resposta a um ambiente modificado. Ratos que foram criados em um ambiente sensorial enriquecido com um labirinto, roda em movimento, e brinquedos de texturas variadas mostraram mudanças significativas no proteoma do hipocampo, particularmente em proteínas que atuam nas sinapses neuronais. Schuman:"Nós pensamos que, combinando este camundongo com outros modelos de camundongos com "doenças", este método pode ser usado para descobrir as proteínas em determinados tipos de células e como os proteomas mudam durante o desenvolvimento do cérebro, Aprendendo, memória e doença. "