在一項新的研究中，來自美國哈佛醫學院的研究人員繪製出人5800多個基因編碼的蛋白相互作用圖譜（或者說網路）。這些基因代表著超過四分之一的人基因組。相關研究結果發表在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的網路鑒定出56000多種獨特的蛋白相互作用，它們中的87%是之前未知的。這個網路是迄今為止最大的。

BioPlex揭示出與基礎細胞過程和高血壓、癌症等疾病相關聯的蛋白群體，並且為努力理解人類生物學特徵和疾病提供新的機會。

論文共同通信作者、哈佛醫學院細胞生物學系主任Wade Harper教授說，「基因並不只是一段DNA。基因也會編碼蛋白。我們將從不會理解人基因組，除非我們能夠理解人蛋白質組。BioPlex提供一種具有解決這種挑戰所需的數據的深度和廣度的框架。」

論文共同通信作者、哈佛醫學院賽默飛世爾多重蛋白質組學中心主任、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。它為每種蛋白構建一種社會網路，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（蛋白質組）和它們之間的相互作用（相互作用組），Harper和Gygi領導的一個研究團隊開發出BioPlex，即一種高通量鑒定蛋白相互作用的方法。

BioPlex採用所謂的親和純化：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合它的相互作用搭檔，或者說「獵物」蛋白，隨後將這些獵物蛋白從細胞中撈出來，並利用質譜對它們進行分析。在2015年，BioPlex 1.0利用從人ORF組（Human ORFeome）資料庫中獲得的大約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路加以擴大，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）

為了繪製這些相互作用，BioPlex 2.0鑒定出功能相關的蛋白組。這些功能相關的蛋白往往簇集在一起，形成緊密關聯的蛋白群體。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常混雜著具有已知功能的蛋白和具有未知功能的蛋白。

這個研究團隊繪製出與基礎細胞過程（如DNA轉錄和能量產生）和多種人類疾病相關的眾多蛋白群體。比如，結直腸癌似乎與在異常的細胞生長中發揮作用的蛋白網路存在關聯，然而，高血壓與離子通道、轉錄因子和代謝酶的蛋白網路存在關聯。

論文共同通信作者、哈佛醫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路，我們能夠作出更強的預測，這是因為我們具有細胞內這些相互作用的更加完整的圖譜。我們能夠從這些數據中挑選出可能提示著某些蛋白的疾病易感性的統計學模式，或者可能提示著蛋白功能或定位性質的其他統計學模式。」

該研究團隊繼續擴大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路的預測能力。

來源：生物谷

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