Mol Cell：細胞蛋白相互作用新機制

日期：2012-03-28 08:43:05

細胞信號相互作用對于生物機體來說意義重大，那么細胞膜上的脂質，或者說是脂肪在這個過程中扮演了什么樣的角色呢？來自美國伊利諾斯大學，上海交通大學的研究人員發表了題為“Genome-wide Functional Annotation of Dual-Specificity Protein- and Lipid-Binding Modules that Regulate Protein Interactions”的文章，解析了其中的機制，并將這一成果公布在3月22日Cell出版社旗下Molecular Cell雜志上。

文章的通訊作者是伊利諾斯大學化學教授Wonhwa Cho，以及上海交通大學盧輝（Hui Lu，音譯），后者也是伊利諾斯大學生物工程副教授。

蛋白是細胞功能和調控關鍵信號的執行機器，其功能是通過形成復雜嚴謹的相互作用調控網絡來實現的，迄今為止，大多數科學家們都認為細胞蛋白相互作用十分緊密，特異性強，然而這篇文章的研究人員指出事實上并非如此。

來自伊利諾斯大學的Wonhwa Cho教授從事細胞膜研究已逾二十年，他一直認為細胞膜膜脂在調控細胞蛋白相互作用方面扮演了重要角色，為了能證明這一點，他與其同事共同完成了一項全基因組范圍內的分析研究，希望能了解這些脂質是否，以及如何完成這一功能的。

細胞蛋白相互作用是通過所謂的蛋白相互作用結構域，即PIDs（protein interaction domains）介導的，在大型蛋白中存在一些小分子結構單元，幫助特異性識別相互作用對象。

研究人員進行了全基因組PIDs特征分析，希望從中能找到有多少PIDs被膜脂調控，以及如何調控的。首先他們篩選聚焦于PDZ結構域，這是一種人類細胞中大量存在的結構域，而且這也是藥物研發的靶標之一——發展基于蛋白相互作用的治療方法是生物醫藥研究中的一大重點領域，因此需要深入探討蛋白相互作用網絡。

人體細胞中存在大量的PDZ結構域，要想通過實驗把它們都分析清楚，不太實際，因此這一研究組聯合生物信息學專家，共同進行生物信息學分析，預測分類所有脂質調控PDZ結構域的功能，在這一過程中，他們采用了一種來自Cho教授實驗室博士后助理Yong Chen以及研究生Ren Sheng總結的實驗數據庫。

最終研究人員發現了“出乎意料大量”PDZ結構域——超過30%的PDZ結構域能與不同膜脂相互作用，這些脂質調控其細胞位置，以及蛋白之間的相互作用。

而且不同PDZ結構域在不同機制中能被不同脂質調控，這為針對大量人類疾病中PDZ結構域細胞活性特異性調控的藥物研發，打開了一扇窗。

除此之外，這一研究組還利用這種PDZ分析方法，研究其它主要蛋白相互作用結構域，他們已經收集了大量的數據，將很快再次報道這些其它結構域脂質作用的相關成果。下一步這一研究組將研發一種新型特異性小分子，這種小分子能調控脂質與蛋白相互作用結構域的結合，從而用于操控引發癌癥，糖尿病，其它炎癥，以及代謝疾病的異常細胞信號途徑。