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“一网打尽”-----蛋白质组学揭示最详尽的人类蛋白相互作用图谱

精准医学与蛋白组学 2021-02-02 12:29:07

景杰编者按:蛋白质是生命活动的最终执行者, 复杂的生命活动离不开蛋白质的参与。虽然人类基因组编码有限的基因(2.5万),但是存在可变剪接、数百种蛋白翻译后修饰、以及近乎无穷尽的蛋白质相互作用, 最终能够从容不迫地参与繁复的生命活动 。因此了解人类蛋白质相互作用,有助于我们最终理解基因组变异和疾病间的联系。2015年,哈佛医学院的研究人员利用BioPlex (biophysical interactions of ORFeome-based complexes)技术,在Cell杂志上报道23000种蛋白相互作用。最近他们在Nature上报道了BioPlex 2.0的结果,公布了迄今为止最大规模的人类蛋白质相互作用组,发现超过56000种蛋白相互作用,还鉴定到442种和疾病相关的蛋白互作communitieshttp://bioplex.hms.harvard.edu)。景杰生物作为全球蛋白质及翻译后修饰的领跑者,可以为您提供一整套蛋白质组学服务,助力您的蛋白质研究。


研究思路和成果: 

传统研究蛋白质相互作用都是着眼于和某一个蛋白相互作用的蛋白,常见方法有酵母双杂交、亲和层析-蛋白质质谱技术。但这些技术通量不高,没有覆盖所有的蛋白质,因此我们急需获悉整个蛋白质相互作用的组学数据。在2015年Cell文章中,哈佛医学院的研究人员利用BioPlex (biophysical interactions of ORFeome-based complexes)技术 (图 1),一次研究数千种蛋白的相互作用。


图 1. BioPlex 实验流程。将FLAG-HA-tagged ORFs 慢病毒文库转入293T细胞中,筛选阳性克隆,进行亲和层析富集,蛋白质质谱分析相互作用蛋白,最后生物信息学分析蛋白质互作网络。


他们将13 000个FLAG-HA-tagged ORFs 慢病毒文库转入293T细胞中,通过亲和层析-蛋白质质谱技术(AP-MS),做了2594个AP-MS,鉴定到7668个蛋白间23744种相互作用。在这篇Nature中,他们发现更多的蛋白质互作(56000种),相比之下BioPlex 2.0无论在数据覆盖度还是在深度上都好于BioPlex 1.0 (图 2)。除此之外,还鉴定到一些和疾病相关的蛋白互作的communities。 


图 2,BioPlex 2.0无论在数据覆盖度还是在深度上都好于BioPlex 1.0


很多人类疾病并不是单基因变化造成的,比如某一生命过程中蛋白相互作用发生较大变化,而我们对蛋白质相互作用和疾病间的联系却知之甚少。在这篇文章里,作者将BioPlex 2.0的数据和DisGeNET疾病数据库进行整合,发现了442个communities和疾病相关。以大肠癌为例,有65个蛋白和癌症相关。上述结果表明癌症的发生是一个非常复杂的过程,涉及到众多蛋白的变化:除了蛋白含量的异常外,蛋白质相互作用的变化也是非常值得关注。


图 3,BioPlex2.0DisGeNET数据进行整合,揭示蛋白互作和大肠癌间关系。灰色表示蛋白复合体,绿色表示disease states



参考文献

1.Huttlin, E. L. et al. The BioPlex network: a systematic exploration of the human interactome. 2015, Cell, 162, 425–440.

2.Edward L. huttlin, et al. Architecture of the human interactome defines protein communities and disease networks. 2017, Nature, doi:10.1038/nature22366. 


景杰生物通过整合以组学为导向(包括基因蛋白质组学和组蛋白密码组学)的生物标志物发现、以生物标志物为导向的药物研发、以高质量抗体为基础的诊断试剂盒开发这三个环节,逐步构建起“疾病精准分层”、“精准药物研发”、“疾病精准诊断” 三位一体的精准医疗产业化发展的运作链条,从而为精准医疗产业化开创出一片广阔前景, 并开辟出一条可行路径。