迄今最大規模人類蛋白互作組誕生

　　今日，頂尖學術期刊《自然》發表了一篇重要論文：一支大型跨國科研團隊發表了人類迄今為(wei) 止規模最大的蛋白互作組數據，其規模是先前數據的4倍！這份蛋白互作組數據包含了約53000種不同的蛋白互作信息，無論是對理解基礎的生物學進程，還是對理解疾病的發生，都有著極為(wei) 重要的意義(yi) 。在今天的這篇文章中，學術經緯團隊也將介紹這項工作。

 大量研究人員參與(yu) 了這項工作

　　什麽(me) 是“蛋白互作組”？

　　我們(men) 知道，人體(ti) 由數十億(yi) 個(ge) 細胞組成。在每一個(ge) 細胞裏，都有無數的蛋白質維持著細胞最基本的生理功能。在過去的幾十年裏，人們(men) 對這些蛋白質的認知已經有了長遠的進步。基因組、轉錄組、蛋白質組數據讓我們(men) 知道在不同的時間，不同的細胞內(nei) 會(hui) 產(chan) 生哪些蛋白質。但這充其量隻是一份“人口普查表”。對於(yu) 這些蛋白質如何起作用，我們(men) 依然知之甚少。

　　蛋白互作組在一定程度上能夠回答這些問題。顧名思義(yi) ，這能提供大量蛋白質與(yu) 蛋白質互相作用的數據。我們(men) 知道了這些蛋白質如何起作用，就能更好地理解它們(men) 的生理功能。

 科學家們(men) 分析了約17500個(ge) 人類蛋白的相互作用（左圖）。具有類似模式的蛋白被分為(wei) 不同的組（右圖）（圖片來源：Katja Luck et al。）

　　“自上世紀90年代中期起，我們(men) 的合作團隊就認為(wei) 蛋白互作組能揭示生命最基礎的特征，”本研究的負責人之一，丹娜-法伯癌症研究所的Marc Vidal教授說道：“我們(men) 的研究展現了首個(ge) 人類蛋白互作組的參考圖譜（reference map），建立了一個(ge) 信息框架，讓我們(men) 能更好地理解突變基因如何導致癌症等疾病。此外，我們(men) 也能知道諸如新冠病毒等病毒如何與(yu) 人類宿主蛋白產(chan) 生相互作用。”

　　十年磨一劍。在來自美國、加拿大、西班牙、比利時、法國、以及以色列的80多名科學家的共同努力下，這些重要的信息終於(yu) 誕生了。

　　蛋白互作組是怎麽(me) 做的？

　　要闡明蛋白之間所有的相互作用關(guan) 係，並不是一件容易的事情。在這項研究裏，科學家們(men) 使用了一種經典的方法——酵母雙雜交。根據最新的理解，人類基因組中一共有大約17500條編碼蛋白質的基因。科學家們(men) 在酵母中測試這些蛋白是否會(hui) 兩(liang) 兩(liang) 發生互相作用。如果這兩(liang) 個(ge) 蛋白的確會(hui) 互相作用，就會(hui) 啟動特殊的分子開關(guan) ，讓酵母細胞開始生長。

　　所以，科學家們(men) 隻要觀察酵母細胞是否能生長，就能判斷相應的兩(liang) 個(ge) 蛋白是否會(hui) 發生相互作用。

　　這個(ge) 工作量可不小。單是測試一輪，就有3億(yi) （17500乘以17500）多種不同的可能性。而為(wei) 了實驗的準確性，研究人員們(men) 使用了三種不同的酵母體(ti) 係，且在每一個(ge) 體(ti) 係裏，都將這個(ge) 實驗重複了3遍。這樣一來，他們(men) 所做的單獨測試多達約30億(yi) 個(ge) ！

 本研究的工作量堪稱巨大

　　從(cong) 這些實驗的結果中，研究人員們(men) 找到了約53000個(ge) 比較可信的蛋白互作，涉及到了8000多個(ge) 不同的蛋白質。值得注意的是，其中大部分都是從(cong) 未被發現的新型相互作用。

　　這項工作有什麽(me) 意義(yi) ？

　　研究人員們(men) 指出，對於(yu) 大部分人類蛋白，我們(men) 還不是很清楚它們(men) 的功能。而蛋白相互作用的信息，可以讓我們(men) 推測出關(guan) 於(yu) 蛋白功能的一些信息——如果兩(liang) 個(ge) 不同的蛋白質都與(yu) 類似的蛋白進行結合，那麽(me) 它們(men) 就可能有類似的生物學功能。

　　“我們(men) 能利用人類蛋白互作組圖譜來預測蛋白質的功能，”本研究的另一位負責人Frederick P Roth教授說道：“人們(men) 可以去檢索他們(men) 感興(xing) 趣的蛋白，並根據與(yu) 之結合的其他蛋白，得到一些關(guan) 於(yu) 其功能的線索。”

　　事實上，根據這項工作，研究人員們(men) 已經產(chan) 生了不少洞見。譬如他們(men) 找到了一些參與(yu) 程序性細胞死亡、或是釋放細胞內(nei) 容物等過程的蛋白。如果這些蛋白出了差錯，就有可能導致疾病。

該研究找到了一些組織特異的蛋白網絡

　　更有意思的是，如果將蛋白互作組數據和組織特異的基因表達數據聯合起來看，還能發現在不同組織的發育和維持過程中，所需要的蛋白網絡。我們(men) 也可以知道那些發生突變的蛋白會(hui) 如何影響其作用的網絡，從(cong) 而導致疾病。在這些網絡裏，我們(men) 還可以找到不少治療疾病的潛在靶點。

　　後記

　　正如研究人員們(men) 所言，這項工作填補了目前存在的一些空缺，將表型與(yu) 基因組/蛋白組更好地連接在了一起。或許是由於(yu) 酵母與(yu) 人類所存在的差異，研究人員們(men) 評估，該工作可能隻覆蓋了2%-11%的人類蛋白互作組。但即便如此，目前的成果也已足夠有用，並已吸引了超過15000人使用。將來，科學家們(men) 將使用新型技術，進一步擴大該數據庫的覆蓋麵，以求為(wei) 科學研究提供寶貴的數據。


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