通过基因组规模映射红曲菌（Serratia marcescens）的核心互作组，以研究关键蛋白质和功能模块

《Biologia》：Genome-scale mapping of Serratia marcescens core interactome to probe essential proteins and functional modules

本研究利用蛋白质互作组学扩展了致病菌Serratia marcescens的相互作用网络，预测了未知功能蛋白，并识别了272个必需蛋白和42个非宿主同源蛋白，发现21个功能子网络，为实验设计提供理论基础。

　　

摘要

Serratia marcescens是一种重要的机会性病原体，能够感染住院患者或免疫系统受损的人群，并导致严重疾病。这种对人体具有致病性的细菌中，超过三分之一的蛋白质功能尚未被阐明。我们通过利用蛋白质-蛋白质相互作用的数据来扩展这一研究网络，我们将这些相互作用定义为其他细菌中进化保守蛋白质之间所有相互作用的集合。研究发现，这些相互作用显著提高了我们预测蛋白质功能的能力，使我们能够为S. marcescens中功能未知的蛋白质提出功能假设。此处展示的相互作用网络包含36,507条边和1814个节点，具有无标度拓扑结构。根据计算机模拟的合理性检查，这些潜在网络存在显著的生物学偏差，而非由错误相互作用所致。基于相互作用组的分析发现了S. marcescens的272种必需蛋白质，并进一步确定其中42种蛋白质与宿主无关。该研究还发现了21个子网络模块，其主题涉及次级代谢产物的生物合成、氨基酸的生物合成、微生物代谢的环境变化、双组分系统、ABC转运蛋白、核糖体、碳和嘌呤代谢、鞭毛组装、氧化磷酸化以及同源重组、叶酸的生物合成、脂多糖的生物合成、氨基酰-tRNA、RNA降解和DNA复制等方面。除了对网络中每种蛋白质的功能进行注释外，还描述了瓶颈蛋白以及跨越多个子网络和信号通路的蛋白质。S. marcescens菌株之间可能的相互作用列表为提出原创理论和安排实验室实验提供了框架。预测的核心蛋白质-蛋白质相互作用网络可以成为S. marcescens研究人员的宝贵且灵活的工具。

图形摘要

Serratia marcescens是一种重要的机会性病原体，能够感染住院患者或免疫系统受损的人群，并导致严重疾病。这种对人体具有致病性的细菌中，超过三分之一的蛋白质功能尚未被阐明。我们通过利用蛋白质-蛋白质相互作用的数据来扩展这一研究网络，我们将这些相互作用定义为其他细菌中进化保守蛋白质之间所有相互作用的集合。研究发现，这些相互作用显著提高了我们预测蛋白质功能的能力，使我们能够为S. marcescens中功能未知的蛋白质提出功能假设。此处展示的相互作用网络包含36,507条边和1814个节点，具有无标度拓扑结构。根据计算机模拟的合理性检查，这些潜在网络存在显著的生物学偏差，而非由错误相互作用所致。基于相互作用组的分析发现了S. marcescens的272种必需蛋白质，并进一步确定其中42种蛋白质与宿主无关。该研究还发现了21个子网络模块，其主题涉及次级代谢产物的生物合成、氨基酸的生物合成、微生物代谢的环境变化、双组分系统、ABC转运蛋白、核糖体、碳和嘌呤代谢、鞭毛组装、氧化磷酸化以及同源重组、叶酸的生物合成、脂多糖的生物合成、氨基酰-tRNA、RNA降解和DNA复制等方面。除了对网络中每种蛋白质的功能进行注释外，还描述了瓶颈蛋白以及跨越多个子网络和信号通路的蛋白质。S. marcescens菌株之间可能的相互作用列表为提出原创理论和安排实验室实验提供了框架。预测的核心蛋白质-蛋白质相互作用网络可以成为S. marcescens研究人员的宝贵且灵活的工具。

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