在一項新的研究中，來自美國哈佛醫(yī)學院的研究人員繪制出人5800多個基因編碼的蛋白相互作用圖譜（或者說網(wǎng)絡(luò)）。這些基因代表著超過四分之一的人基因組。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年5月25日的Nature期刊上，論文標題為“Architecture of the human interactome defines protein communities and disease networks”。

這個被稱作BioPlex 2.0的網(wǎng)絡(luò)鑒定出56000多種獨特的蛋白相互作用，它們中的87%是之前未知的。這個網(wǎng)絡(luò)是迄今為止最大的。

BioPlex揭示出與基礎(chǔ)細胞過程和高血壓、癌癥等疾病相關(guān)聯(lián)的蛋白群體，并且為努力理解人類生物學特征和疾病提供新的機會。

論文共同通信作者、哈佛醫(yī)學院細胞生物學系主任Wade Harper教授說，“基因并不只是一段DNA?；蛞矔幋a蛋白。除非我們能夠理解人蛋白質(zhì)組，否則我們很難完全搞清楚人基因組。BioPlex提供一種具有解決這種挑戰(zhàn)所需的數(shù)據(jù)的深度和廣度的框架。”

論文共同通信作者、哈佛醫(yī)學院賽默飛世爾多重蛋白質(zhì)組學中心主任、細胞生物學教授Steven Gygi說，“這個項目是人蛋白相互作用圖譜，涵蓋生物學的每個方面。它為每種蛋白構(gòu)建一種社會網(wǎng)絡(luò)，從而允許我們不僅觀察蛋白如何相互作用，而且觀察之前未知的蛋白的可能存在的功能性作用。”

誘餌和獵物

在人基因組上的大約2萬個蛋白編碼基因中，科學家們僅詳細地研究了其中的一部分。為了努力描繪出細胞中的全部蛋白（蛋白質(zhì)組）和它們之間的相互作用（相互作用組），Harper和Gygi領(lǐng)導的一個研究團隊開發(fā)出BioPlex，即一種高通量鑒定蛋白相互作用的方法。

BioPlex采用所謂的親和純化：在實驗室中，標記的“誘餌”蛋白在人細胞中表達，這種誘餌蛋白能夠結(jié)合它的相互作用搭檔，或者說“獵物”蛋白，隨后將這些獵物蛋白從細胞中撈出來，并利用質(zhì)譜對它們進行分析。在2015年，BioPlex 1.0利用從人ORF組（Human ORFeome）數(shù)據(jù)庫中獲得的大約2600種不同的誘餌蛋白鑒定出將近24000種蛋白相互作用。

在當前的這項研究中，該研究團隊對這個網(wǎng)絡(luò)加以擴大，讓它包括5891種不同的誘餌蛋白，從而揭示出涉及10961種不同蛋白的56553種蛋白相互作用。經(jīng)估計，87%的這些相互作用之前未被報道。

連坐法（guilt by association）

為了繪制這些相互作用，BioPlex 2.0鑒定出功能相關(guān)的蛋白組。這些功能相關(guān)的蛋白往往簇集在一起，形成緊密關(guān)聯(lián)的蛋白群體。這種“連坐法”分析提示著之前未知的蛋白的可能作用，這是因為這些蛋白群體經(jīng)?；祀s著具有已知功能的蛋白和具有未知功能的蛋白。

這個研究團隊繪制出與基礎(chǔ)細胞過程（如DNA轉(zhuǎn)錄和能量產(chǎn)生）和多種人類疾病相關(guān)的眾多蛋白群體。比如，結(jié)直腸癌似乎與在異常的細胞生長中發(fā)揮作用的蛋白網(wǎng)絡(luò)存在關(guān)聯(lián)，然而，高血壓與離子通道、轉(zhuǎn)錄因子和代謝酶的蛋白網(wǎng)絡(luò)存在關(guān)聯(lián)。

論文共同通信作者、哈佛醫(yī)學院細胞生物學講師Edward Huttlin說，“利用這種更新的蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)，我們能夠作出更強的預(yù)測，這是因為我們具有細胞內(nèi)這些相互作用的更加完整的圖譜。我們能夠從這些數(shù)據(jù)中挑選出可能提示著某些蛋白的疾病易感性的統(tǒng)計學模式，或者可能提示著蛋白功能或定位性質(zhì)的其他統(tǒng)計學模式。”

該研究團隊繼續(xù)擴大BioPlex，目標就是選擇大約10000種不同的誘餌蛋白，這將進一步增加這個網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測能力。

原始出處：

Edward L. Huttlin, Raphael J. Bruckner, Joao A. Paulo et al. Architecture of the human interactome defines protein communities and disease networks.Nature, 25 May 2017, 545:505–509, doi:10.1038/nature22366

原標題：Nature：繪制出有史以來最大的人蛋白相互作用圖譜