Nature | 迄今最大規模人類蛋白互作組誕生

發布時間:2020-04-09 11:55     文章來源:未知     作者:百替生物

人體由數十億個細胞組成,每個細胞中都有無數的蛋白質維持著細胞最基本的生理功能。基因組、轉錄組、蛋白質組數據讓我們知道不同的細胞在不同的時間會產生哪些蛋白質。但對于這些蛋白質如何起作用,我們依然知之甚少。
 
蛋白互作組在一定程度上能夠回答這些問題。我們知道了這些蛋白質如何起作用,就能更好地理解它們的生理功能。
 

科學家們分析了約17500個人類蛋白的相互作用(左圖)。具有類似模式的蛋白被分為不同的組(右圖)(圖片來源:Katja Luck et al.)
 
頂尖學術期刊《Nature》今日發表了一篇重要論文:一支大型跨國科研團隊發表了人類迄今為止規模最大的蛋白互作組數據,其規模是先前數據的4倍!這份蛋白互作組數據包含了約53000種不同的蛋白互作信息,無論是對理解基礎的生物學進程,還是對理解疾病的發生,都有著極為重要的意義
 

大量研究人員參與了這項工作(圖片來源:Nature)
 
在這項研究里,研究者們使用了一種經典的方法——酵母雙雜交。根據最新的理解,人類基因組中一共有大約17500條編碼蛋白質的基因。科學家們在酵母中測試這些蛋白是否會兩兩發生互相作用。如果這兩個蛋白的確會互相作用,就會啟動特殊的分子開關,讓酵母細胞開始生長。所以,科學家們只要觀察酵母細胞是否能生長,就能判斷相應的兩個蛋白是否會發生相互作用。
 
 
這個工作量是極大的。單是測試一輪,就有3億(17500乘以17500)多種不同的可能性。為了實驗的準確性,研究人員們使用了三種不同的酵母體系,且在每一個體系里,都將這個實驗重復了3遍。因此,他們所做的單獨測試多達約30億個!
 

本研究的工作量堪稱巨大(圖片來源:Nature)
 
從這些實驗的結果中,研究人員們找到了約53000個比較可信的蛋白互作,涉及到了8000多個不同的蛋白質。值得注意的是,其中大部分都是從未被發現的新型相互作用。
 
研究人員們指出,對于大部分人類蛋白,我們還不是很清楚它們的功能。而蛋白相互作用的信息,可以讓我們推測出關于蛋白功能的一些信息——如果兩個不同的蛋白質都與類似的蛋白進行結合,那么它們就可能有類似的生物學功能。
 
根據這項工作,研究人員們產生了不少洞見。譬如他們找到了一些參與程序性細胞死亡、或是釋放細胞內容物等過程的蛋白。如果這些蛋白出了差錯,就有可能導致疾病。
 

該研究找到了一些組織特異的蛋白網絡(圖片來源:Nature)
 
更有意思的是,如果將蛋白互作組數據和組織特異的基因表達數據聯合起來看,還能發現在不同組織的發育和維持過程中,所需要的蛋白網絡。我們也可以知道那些發生突變的蛋白會如何影響其作用的網絡,從而導致疾病。在這些網絡里,我們還可以找到不少治療疾病的潛在靶點。
 
這項工作填補了目前存在的一些空缺,將表型與基因組/蛋白組更好地連接在了一起。研究人員們評估,或許是由于酵母與人類所存在的差異,該工作可能只覆蓋了2%-11%的人類蛋白互作組。但即便如此,目前的成果也已足夠有用。將來,研究者們將使用新型技術,進一步擴大該數據庫的覆蓋面,以求為科學研究提供寶貴的數據!
 

參考文獻:

1. Luck, K., et al ., Lambourne, L. et al. A reference map of the human binary protein interactome. Nature. 2020.

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