Cell：最大規(guī)模的人類蛋白質(zhì)互作組圖譜

日期：2014-11-21 09:00:04

科學(xué)家們構(gòu)建出了迄今為止最大規(guī)模的人類基因組編碼蛋白直接互作圖譜，并預(yù)測出了與癌癥相關(guān)的幾十個新基因。

這一新“人類互作組（interactome）”圖譜描述了蛋白質(zhì)之間的1.4萬個直接相互作用。這一互作組是由蛋白質(zhì)和“連接在一起”的其他細胞元件所形成的一個網(wǎng)絡(luò)。新圖譜比以往這一類的所有圖譜要大4倍以上，包含了比以往所有研究匯總到一起還要多的高質(zhì)量相互作用。

加拿大高等研究院（CIFAR）的高級研究員Frederick Roth，和Dana-Farber癌癥研究所及哈佛醫(yī)學(xué)院的Marc Vidal共同領(lǐng)導(dǎo)了這一國際研究小組，他們的研究結(jié)果發(fā)表在11月20日的《細胞》（Cell）雜志上。

利用一些實驗室實驗，科學(xué)家們鑒別了這些相互作用，然后利用計算機模擬他們放大觀察了與一個或多個其他的癌蛋白“連接”的蛋白質(zhì)。

Roth說：“我們第一次證實，癌蛋白更有可能彼此相互聯(lián)系，而不是與隨機選擇的非癌蛋白聯(lián)系。”

Roth 說：“既然你看到了與同一疾病相關(guān)的一些蛋白更有可能彼此聯(lián)系，現(xiàn)在你就可以利用這一相互作用網(wǎng)絡(luò)作為預(yù)測工具來尋找新的癌蛋白，以及編碼它們的基因。”例如，兩個已知癌基因編碼的兩種蛋白質(zhì)都與CTBP2發(fā)生了互作。CTBP2是由與前列腺癌相關(guān)的一個位點編碼的蛋白質(zhì)。前列腺癌可以擴散至鄰近的淋巴結(jié)，這兩個蛋白都與淋巴腫瘤相關(guān)，表明CTBP2在淋巴腫瘤的形成中發(fā)揮了作用。

利用他們的預(yù)測方法，研究人員發(fā)現(xiàn)其預(yù)測的癌基因中有60個癌基因融入了一條已知的癌癥信號通路。

像這些研究發(fā)現(xiàn)對于理解癌癥和其他疾病的形成機制，以及最終如何治療和預(yù)防它們至關(guān)重要。人體中絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)互作是一個謎。Roth將治療患者疾病的醫(yī)生比作是汽車修理工。

“我們怎么能要求別人去修理一輛零件清單不完整，也沒有零件組裝指南的汽車？”他說。

每個基因都可以編碼多個零件，研究人員正在致力于全面地了解所有這些零件是什么，它們存在于機體細胞內(nèi)的什么地方，以及它們?nèi)绾温?lián)系彼此。一些面包酵母研究在基因組水平上繪制出了相互作用，但新研究是首次在人類中接近這樣的規(guī)模。

這項研究揭示出的蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)覆蓋的基因范圍比過去的一些研究要廣闊得多。Roth說，一些研究往往將焦點放在已知與疾病相關(guān)，或是因其他原因而讓人感興趣的“普通”蛋白質(zhì)上，導(dǎo)致我們對于相互作用的理解存在偏差。

“這篇論文的一個主要結(jié)論就是，當(dāng)你系統(tǒng)地尋找相互作用時，你會發(fā)現(xiàn)它們無處不在。”

Roth說，該研究是CIFAR遺傳網(wǎng)絡(luò)項目目標的核心，即建立生物體的基因型（它的整套基因）與生物體的表型（包括外表和疾病易感性在內(nèi)的特征）之間相互聯(lián)系的圖譜。了解這些相互作用有可能推動全世界的研究努力測序及解譯癌癥基因組。