CHIASMA：通过创新地结合体外（in vitro）和计算机模拟（in silico）方法，推进化学品与材料的安全性及可持续性评估（新方法）

《Computational and Structural Biotechnology Journal》：CHIASMA: Advancing Chemicals and Materials Safety and Sustainability Assessments Through Innovative Integration of in vitro and in silico (New Approach) Methodologies

TRPM7作为双功能蛋白（通道+激酶）在细胞镁稳态和癌症中起关键作用，其与AKT、Annexin-1、CNNMs、PAK1等蛋白形成复杂互作网络，调控GTP酶信号通路和细胞迁移。通过BioGRID和ProteinPrompt计算工具，新发现19个与消化道癌症相关的潜在互作基因，并揭示TRPM7-ARL15-CNNM-PRL1复合体在镁离子转运中的协同机制。研究提出靶向TRPM7-GTP酶轴或开发双特异性抗体阻断致癌信号通路，为精准医学提供新策略。

　　TRPM7，即瞬时受体电位通道亚家族M成员7，是一种具有双重功能的蛋白质，既包括非选择性阳离子通道，也包含一种不寻常的激酶结构域。这种蛋白在多种疾病中起着重要作用，尤其是恶性肿瘤，如结直肠癌和胰腺癌。因此，TRPM7被认为是药物设计的有前景的目标。许多研究表明，TRPM7与调节细胞内信号传导的蛋白质相互作用，因此，更好地理解TRPM7的相互作用网络可以揭示细胞和分子层面的病理生理机制，并为针对这些蛋白质或蛋白质间相互作用的分子提供新的治疗途径。

在本研究的第一部分，我们总结了文献中提到的TRPM7的相互作用伙伴及其对细胞生物学的影响。第二部分则利用公共数据库和蛋白质相互作用建模工具对TRPM7的相互作用网络进行了表征。特别是通过实验数据（如BioGRID）和建模工具（如ProteinPrompt）的分析，我们识别出了19个主要与消化道肿瘤相关的小GTP酶通路中的基因。这些基因包括结直肠癌和胰腺癌等疾病中的关键蛋白，它们可能通过不同的机制影响TRPM7的功能。

TRPM7的双重功能使其在多种生物学过程中扮演重要角色。一方面，它作为阳离子通道参与细胞内镁离子的吸收和再吸收，这对细胞的生理功能至关重要。另一方面，其激酶结构域能够通过磷酸化作用调节多种细胞内信号通路，如PI3K/AKT通路和RhoA信号通路。这些功能的相互作用可能对细胞的增殖、迁移和侵袭性产生影响，进而影响肿瘤的发展和治疗反应。

TRPM7的激酶结构域属于α-激酶家族，能够特异性地磷酸化丝氨酸和苏氨酸残基，这种作用在α-螺旋构象中尤为显著。TRPM7的激酶结构域与多种蛋白质相互作用，如AKT、Annexin-1、CNNMs、PRL-1、ARL15、CREB、eEF2-k、EGFR、Histone H3、MBP、Myosin、STIM2、SMAD2等。这些相互作用可能通过不同的机制影响TRPM7的功能，例如通过调控小GTP酶活性、影响细胞骨架的动态变化，或者通过影响基因表达和细胞内信号传导。

通过查询BioGRID数据库，我们获得了144个TRPM7的相互作用伙伴。这些相互作用包括通过实验方法（如亲和捕获-质谱和近邻标记-质谱）鉴定出的蛋白质相互作用。通过基因集富集分析（GSEA）使用ShinyGO工具，我们发现与TRPM7相互作用的基因显著富集于小GTP酶介导的信号传导、细胞形态调节、细胞连接和蛋白质加工等生物学过程。这些结果表明，TRPM7的相互作用网络与多种细胞内信号传导途径密切相关，包括VEGF信号通路、粘附连接、间隙连接、鞘脂信号通路和磷脂酶D信号通路。

利用ProteinPrompt进行预测，我们发现了906个可能与TRPM7相互作用的蛋白质。这些预测的相互作用伙伴包括TRPM6、AKT、Annexin-1、CNNMs、PRL-1、ARL15、CREB、eEF2-k、EGFR、Histone H3、MBP、Myosin、STIM2、SMAD2等。值得注意的是，某些预测的相互作用伙伴如EGFR和INSR在实验中也得到了验证，这进一步支持了TRPM7在细胞信号传导中的作用。此外，TRPM7还可能与核蛋白如HDAC1和AGO2相互作用，这种相互作用可能涉及信号传导与基因沉默机制之间的连接。

为了进一步验证这些相互作用伙伴，我们结合了mRNA表达数据和蛋白质相互作用网络分析。通过分析TCGA数据集，我们发现许多TRPM7的相互作用伙伴在消化道癌症中表现出与TRPM7的共表达关系。这些结果表明，TRPM7的相互作用网络可能在多种癌症中发挥重要作用，包括食管癌、胃癌、结直肠癌和胰腺癌。其中，TRPM7与CNNM4的高表达与低患者生存率相关，提示TRPM7可能在肿瘤进展中起关键作用。

TRPM7的相互作用网络可能为药物开发提供新的方向。目前，尽管TRPM7在调节细胞内镁离子平衡中具有重要功能，但其作为药物靶点仍面临挑战。然而，最近发现的抗肿瘤药物CCT128930已被证明是TRPM7通道的有效抑制剂。结合TRPM7的相互作用网络，开发针对特定细胞类型的双特异性抗体或破坏这些蛋白复合物的药物可能成为新的治疗策略。此外，针对小GTP酶的药物如Sotorasib和Deltarasin可能与TRPM7抑制剂结合使用，以针对涉及TRPM7的致癌蛋白复合物。

综上所述，TRPM7的相互作用网络研究为理解其在细胞内的复杂功能提供了重要线索。未来的研究应进一步验证这些相互作用伙伴，并探索其在不同病理条件下的具体作用机制。这不仅有助于揭示TRPM7在肿瘤发生和治疗反应中的潜在机制，也为开发针对TRPM7及其相互作用网络的新型治疗策略提供了理论依据。