Nature:蛋白质互作筛查策略

【字体: 时间:2012年04月17日 来源:生物通

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  现在已经发现的蛋白质互作已经多到无法逐个开展研究。Ideker认为最好的方法就是以数据库的形式来思考。“我已经拥有了如此庞大的互作数据,我该如何才能更好的查询它?”一种策略是将围绕重点问题的不同数据集组合到一起。

  

随着越来越多的蛋白质相互作用被发现,研究人员正在寻找新的途径查询这些数据,理解相关内容之间的联系。

上接:Nature:令人迷乱的蛋白质互作

现在已经发现的蛋白质互作已经多到无法逐个开展研究。Ideker认为最好的方法就是以数据库的形式来思考。“我已经拥有了如此庞大的互作数据,我该如何才能更好的查询它?”

一种策略是将围绕重点问题的不同数据集组合到一起。例如,Ideker决定进行酵母双杂交(Y2H)筛查找出参与丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号级联反应的蛋白质互作。MAPK是调控细胞生长、分化和生存的一个重要的药物靶标。Ideker和他的同事们挑选出了150种与该信号通路相关的蛋白质,并利用Y2H分析探究了它们的互作伴侣。由此发现了大约1500种蛋白,超过2000种互作。

从中他们挑选了十几个从前未证实与MAPK级联相关的蛋白,利用RNA干扰抑制已确定互作伴侣的表达。在约三分之一的情况下,RNA抑制改变了级联反应中基因的表达,表明这些互作是具有功能性的。后续研究提供了首个实验证据证实一种称为NHE-1的蛋白充当了MAPK的支架。

Ideker说首先从互作着手,再用其他的数据逐个排除,研究人员就可以发现新的生物学。

研究人员还可以深入了解蛋白质物理互作机制。今年,美国康奈尔大学的于海源(Haiyuan Yu)博士及同事将蛋白互作网络与关于互作蛋白配体结构信息整合到一起生成了一个可定位疾病相关突变的三维平台。

他们将几种建立的蛋白质互作、互作的物理结构以及遗传检测的数据集组合到一起证实当突变不能阻止蛋白质表达时仍可导致疾病。此外,研究人员还证实这些突变更有可能发生在蛋白质的互作界面。“在过去的十年里,生物学家们一直使用这一数学定义。每个蛋白就是一个数学圆点。现在我们知道蛋白质的结构对于功能极其重要,”于海源说。

欧洲分子生物学实验室Anne-Claude Gavin主要从事蛋白质复合物研究,她认为从了解一种互作是否在特定的细胞类型中或某些情况下发生的信息到揭示其功能还有相当长的一段路。“互作必须是背景依赖性的;它们必须在一个时间点开始,另一个时间点结束。”但是这类研究难度非常大,且少有人开展。“这是一个我们还无法理解的复杂水平层面,”Gavin说。

为了了解背景下的蛋白质与蛋白质互作,研究人员需要将它们挑选出来开展针对性的研究。

有时候,可采用一些筛查技术深度追踪特异性的互作。例如,可用荧光蛋白或荧光素酶作互补性检测追踪互作蛋白。由于不同颜色的荧光蛋白非常相似,可通过检测一种蛋白筛查同一细胞中两种或更多的蛋白互作。一种蛋白用黄色荧光蛋白片段标记,第二种蛋白用青色荧光蛋白片段标记,其他检测蛋白携带两种荧光蛋白共有的片段。这样可以显示出哪些蛋白互作正在发生,它们在细胞的何处发生互作。荧光素酶互补测试还可与多种颜色的蛋白质一起使用,其拥有的独特优势是酶容易分裂和改造,这使得研究人员能够研究互作破坏的机制。成像技术例如生物发光共振能量转移和荧光共振能量转移可用于活细胞。它们利用的是遗传标记蛋白,当蛋白质相互接触时这些标记蛋白就会发光,因此被用于多种分析中。还可以用其他的分析分别标记两种蛋白,并检测它们是否一同在细胞内移动。

虽然相比于大规模筛查,一次一个的互作研究较慢也较昂贵,但也是非常重要的。Uetz说:“最终你还是应该深入到实际的互作中。”

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

Proteomics: The interaction map

As increasing numbers of protein–protein interactions are identified, researchers are finding ways to interrogate these data and understand the interactions in a relevant context.

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