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Nature:绘制出有史以来最大的人蛋白相互作用图谱

浏览:1201 来源:生物谷
 

在一项新的研究中,来自美国哈佛医学院的研究人员绘制出人5800多个基因编码的蛋白相互作用图谱(或者说网络)。这些基因代表着超过四分之一的人基因组。相关研究结果发表在2017年5月25日的Nature期刊上,论文标题为“Architecture of the human interactome defines protein communities and disease networks”。

这个被称作BioPlex 2.0的网络鉴定出56000多种独特的蛋白相互作用,它们中的87%是之前未知的。这个网络是迄今为止最大的。

BioPlex揭示出与基础细胞过程和高血压、癌症等疾病相关联的蛋白群体,并且为努力理解人类生物学特征和疾病提供新的机会。

论文共同通信作者、哈佛医学院细胞生物学系主任Wade Harper教授说,“基因并不只是一段DNA。基因也会编码蛋白。我们将从不会理解人基因组,除非我们能够理解人蛋白质组。BioPlex提供一种具有解决这种挑战所需的数据的深度和广度的框架。”

论文共同通信作者、哈佛医学院赛默飞世尔多重蛋白质组学中心主任、细胞生物学教授Steven Gygi说,“这个项目是人蛋白相互作用图谱,涵盖生物学的每个方面。它为每种蛋白构建一种社会网络,从而允许我们不仅观察蛋白如何相互作用,而且观察之前未知的蛋白的可能存在的功能性作用。”

诱饵和猎物

在人基因组上的大约2万个蛋白编码基因中,科学家们仅详细地研究了其中的一部分。为了努力描绘出细胞中的全部蛋白(蛋白质组)和它们之间的相互作用(相互作用组),Harper和Gygi领导的一个研究团队开发出BioPlex,即一种高通量鉴定蛋白相互作用的方法。

BioPlex采用所谓的亲和纯化:在实验室中,标记的“诱饵”蛋白在人细胞中表达,这种诱饵蛋白能够结合它的相互作用搭档,或者说“猎物”蛋白,随后将这些猎物蛋白从细胞中捞出来,并利用质谱对它们进行分析。在2015年,BioPlex 1.0利用从人ORF组(Human ORFeome)数据库中获得的大约2600种不同的诱饵蛋白鉴定出将近24000种蛋白相互作用。

在当前的这项研究中,该研究团队对这个网络加以扩大,让它包括5891种不同的诱饵蛋白,从而揭示出涉及10961种不同蛋白的56553种蛋白相互作用。经估计,87%的这些相互作用之前未被报道。

连坐法(guilt by association)

为了绘制这些相互作用,BioPlex 2.0鉴定出功能相关的蛋白组。这些功能相关的蛋白往往簇集在一起,形成紧密关联的蛋白群体。这种“连坐法”分析提示着之前未知的蛋白的可能作用,这是因为这些蛋白群体经常混杂着具有已知功能的蛋白和具有未知功能的蛋白。

这个研究团队绘制出与基础细胞过程(如DNA转录和能量产生)和多种人类疾病相关的众多蛋白群体。比如,结直肠癌似乎与在异常的细胞生长中发挥作用的蛋白网络存在关联,然而,高血压与离子通道、转录因子和代谢酶的蛋白网络存在关联。

论文共同通信作者、哈佛医学院细胞生物学讲师Edward Huttlin说,“利用这种更新的蛋白相互作用网络,我们能够作出更强的预测,这是因为我们具有细胞内这些相互作用的更加完整的图谱。我们能够从这些数据中挑选出可能提示着某些蛋白的疾病易感性的统计学模式,或者可能提示着蛋白功能或定位性质的其他统计学模式。”

该研究团队继续扩大BioPlex,目标就是选择大约10000种不同的诱饵蛋白,这将进一步增加这个网络的预测能力。
原始出处:

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


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