Nature：重磅！科学家首次绘制出全球很大的人类蛋白质互作组图谱—HuRI！

2020年4月14日 讯 /生物谷BIOON/ --人体由数十亿个细胞组成，每个细胞都能通过其分子部分之间无数的相互作用而形成和维持，但哪些相互作用能维持机体健康？，哪些相互作用出错时会引发疾病？人类基因组计划为我们提供了一份细胞“部件列表”，只有当我们更好地理解了这些部分之间相互作用连接的机制，我们或许才能理解细胞到底是如何工作的，以及发生疾病时细胞到底哪些方面出了错？

图片来源：Katja Luck et al.

近日，一篇发表在国际杂志Nature上的研究报告中，来自多伦多大学等机构的科学家们就通过研究绘制出了世界上最大的蛋白质互联/互作图谱，其或许对于揭示如何维持机体健康并阐明引发疾病的原因至关重要。研究者Marc Vidal表示，如今很多科学家需要一张基因编码蛋白的相互作用组(interactome)图谱，从上世纪90年代中期以来，我们就一直在推动这一理念，即利用互作组图谱来阐明生命的方方面面。

本文中，研究者绘制出了首张人类互作组参考图，其构成了相关的信息支架，有望帮助理解基因错误诱发癌症等多种疾病的机制，以及诸如SARS-CoV-2等病毒与人类宿主相互作用的机制。在经过近十年的努力后，来自美国、加拿大等国家的80多名研究人员共同研究绘制出了这张全球最大的人类蛋白质互作图谱，这张名为人类参考蛋白互作组图谱（HuRI，Human Reference Interactome map）中包含有8275个人类蛋白的52569种互作模式。

人类机体大约有2万个蛋白质编码基因，但科学家们对其所编码产生的大多数蛋白质的功能知之甚少，很幸运的是，这一信息就能通过互作图谱中获取，当然这要归咎于关联原则，基于这一原则，两种具有相似互作伴侣的蛋白质或许就可能参与到了相似的生物学过程中去。研究者Roth说道，如今我们就能利用HuRI来预测蛋白质的功能了，人们也能寻找其感兴趣的蛋白，并获得与该蛋白质相互作用的蛋白质的相关信息；相关数据或能给研究者提供很多思路，比如人类蛋白的新作用，以及在分子水平上发生什么问题会引发疾病等。

利用HuRI，研究人员就能够揭示参与程序性细胞死亡、细胞内物质释放和其它过程中蛋白的新功能；当将蛋白质互作数据与组织特异性基因表达相互结合后，研究人员就能识别出不同组织维持和发育背后的蛋白质网络，并能揭示包括癌症和感染性疾病在内的多种疾病的潜在治疗性靶点。此外，研究者还能阐明致病蛋白突变如何引发蛋白网络的重新布局，从而揭示特定疾病背后的分子机制。

研究者Mike Calderwood博士说道，基因测序或能识别出促进机体对某种疾病易感的单一突变，但其并不能阐明疾病的发生原因，而蛋白质相互作用的改变或许就可能对疾病发生原因进行解释，HuRI或能帮助研究人员研究与蛋白-蛋白互作突变相关的疾病的影响。此前研究人员绘制出了包含14000种蛋白质互作的图谱，如今HuRI整合了几乎所有人类蛋白质编码基因所编码的蛋白，并将此前图谱扩展了4倍。

为了开发HuRI，研究人员在酵母细胞中共表达了几乎所有的人类蛋白，当两种蛋白发生相互作用时，其就会形成分子开关，促进酵母细胞的生长，而这同时也是蛋白质互作的一种迹象。目前研究人员测试了17500个蛋白质中几乎所有可能的成对组合，从而来分析蛋白质之间互作的能力，他们进行了三种酵母试验，每种试验进行三次，共进行了30亿次不同的测试，研究结果表明，在超过8000个蛋白质中产生了高达53000种较高置信度的二元相互作用，而且这些相互作用还在其它方法中得到了验证，大多数的相互作用此前研究人员并未检测到。

尽管这是迄今为止研究人员绘制出的最大的一张蛋白质互作图谱，但目前该图谱仍然并不完整，其仅占到了所有人类蛋白质相互作用中的2%-11%，研究者Roth说道，许多相互作用被忽略的一种可能性的原因就是，酵母细胞中缺乏特定的人类特异性分子，而这些分子是蛋白质维持正常功能所必需的。

尽管存在诸多限制，HuRI如今已经使得人类蛋白质之间已知的相互作用的数量增加了两倍多，同时其也将成为科学家们深入研究的重要资源；后期研究人员还将通过更为深入的研究来扩展该蛋白质互作图谱，从而为研究人类疾病等多个领域提供重要线索和信息。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Luck, K., Kim, D., Lambourne, L. et al. A reference map of the human binary protein interactome. Nature (2020). doi：10.1038/s41586-020-2188-x