Cell surface proteins are major targets of biomedical research due to their utility as cellular markers and their extracellular accessibility for pharmacological intervention. However, information about the cell surface protein repertoire (the surfaceome) of individual cells is only sparsely available. Here, we applied the Cell Surface Capture (CSC) technology to 41 human and 31 mouse cell types to generate a mass-spectrometry derived Cell Surface Protein Atlas (CSPA) providing cellular surfaceome snapshots at high resolution. The CSPA is presented in form of an easy-to-navigate interactive database, a downloadable data matrix and with tools for targeted surfaceome rediscovery (http://wlab.ethz.ch/cspa). The cellular surfaceome snapshots of different cell types, including cancer cells, resulted in a combined dataset of 1492 human and 1296 mouse cell surface glycoproteins, providing experimental evidence for their cell surface expression on different cell types, including 136 G-protein coupled receptors and 75 membrane receptor tyrosine-protein kinases. Integrated analysis of the CSPA reveals that the concerted biological function of individual cell types is mainly guided by quantitative rather than qualitative surfaceome differences. The CSPA will be useful for the evaluation of drug targets, for the improved classification of cell types and for a better understanding of the surfaceome and its concerted biological functions in complex signaling microenvironments.

The nuclear pore complex (NPC) is a fundamental component of all eukaryotic cells that facilitates nucleocytoplasmic exchange of macromolecules. It is assembled from multiple copies of about 30 nucleoporins. Due to its size and complex composition, determining the structure of the NPC is an enormous challenge, and the overall architecture of the NPC scaffold remains elusive. In this study, we have used an integrated approach based on electron tomography, single-particle electron microscopy, and crosslinking mass spectrometry to determine the structure of a major scaffold motif of the human NPC, the Nup107 subcomplex, in both isolation and integrated into the NPC. We show that 32 copies of the Nup107 subcomplex assemble into two reticulated rings, one each at the cytoplasmic and nuclear face of the NPC. This arrangement may explain how changes of the diameter are realized that would accommodate transport of huge cargoes.

Aging is associated with the decline of protein, cell, and organ function. Here, we use an integrated approach to characterize gene expression, bulk translation, and cell biology in the brains and livers of young and old rats. We identify 468 differences in protein abundance between young and old animals. The majority are a consequence of altered translation output, that is, the combined effect of changes in transcript abundance and translation efficiency. In addition, we identify 130 proteins whose overall abundance remains unchanged but whose sub-cellular localization, phosphorylation state, or splice-form varies. While some protein-level differences appear to be a generic property of the rats' chronological age, the majority are specific to one organ. These may be a consequence of the organ's physiology or the chronological age of the cells within the tissue. Taken together, our study provides an initial view of the proteome at the molecular, sub-cellular, and organ level in young and old rats.

SUMMARY We performed a proteogenomic analysis of hepatocellular carcinomas (HCCs) across clinical stages and etiologies. We identified pathways differentially regulated on the genomic, transcriptomic, proteomic and phosphoproteomic levels. These pathways are involved in the organization of cellular components, cell cycle control, signaling pathways, transcriptional and translational control and metabolism. Analyses of CNA-mRNA and mRNA-protein correlations identified candidate driver genes involved in epithelial-to-mesenchymal transition, the Wnt-β-catenin pathway, transcriptional control, cholesterol biosynthesis and sphingolipid metabolism. The activity of targetable kinases aurora kinase A and CDKs was upregulated. We found that CTNNB1 mutations are associated with altered phosphorylation of proteins involved in actin filament organization, whereas TP53 mutations are associated with elevated CDK1/2/5 activity and altered phosphorylation of proteins involved in lipid and mRNA metabolism. Integrative clustering identified HCC subgroups with distinct regulation of biological processes, metabolic reprogramming and kinase activation. Our analysis provides insights into the molecular processes underlying HCCs.

Summary During brain homeostasis, stem cell fate determination is crucial to guarantee function, adaptation and regeneration while preventing neurodegeneration and cognitive impairment. How neural stem cells (NSCs) are instructed to generate neurons or glia is not well understood. Here we addressed how fate is resolved in multipotent adult hippocampal NSCs, and identify Scaffold Attachment Factor B1 (Safb1) as a determinant of neuron production by blocking glial commitment. Safb1 is sufficient to block oligodendrocytic differentiation of NSCs by preventing expression of the transcription factor NFIB at the post-transcriptional level. Detailed interrogation of the Drosha interactome and functional validation revealed that Safb1 enhances NFIB mRNA cleavage in a Drosha-dependent fashion. Thus, our study provides a cellular mechanism for selective NSC fate regulation by post-transcriptional destabilization of mRNAs. Given the importance of NSC maintenance and fate determination in the adult brain, our findings have major implications for cell-specific gene expression, brain disease and aging.