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一种快速绘制蛋白质社交网络的新方法

2019-01-10 17:17:08 • 来源：

索尔克的科学家们开发了一种新的高通量技术来确定细胞中哪些蛋白质相互作用。映射这个交互网络(或称为“交互体”)在过去进展缓慢，因为一次可以测试的交互数量是有限的。这项新方法发表在6月26日的《自然方法》杂志上，研究人员可以在一个实验中测试数千种蛋白质之间的数百万种关系。

一种快速绘制蛋白质社交网络的新方法

“这种新方法的力量在于，我们现在必须扩大它的规模，”资深作者约瑟夫•埃克(Joseph Ecker)表示。埃克是索尔克基因组分析实验室的教授兼主任，也是霍华德•休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究员。“这项实验有可能开始解决我们以前无法解决的关于基本生物相互作用的问题。”

细胞间质，就像一张社交网络的地图，让科学家们看到在蛋白质世界里谁在和谁一起工作。这有助于他们弄清楚不同蛋白质的作用，并拼凑出分子途径和过程中的不同参与者。例如，如果一种新发现的蛋白质与许多其他参与细胞代谢的蛋白质相互作用，研究人员就能推断出这种新蛋白质可能发挥的作用，并有可能将其作为治疗代谢功能障碍的靶点。

到目前为止，研究人员通常依靠标准的高通量酵母双杂交(Y2H)分析来确定蛋白质之间的相互作用。该系统需要使用一种单一的已知蛋白质——被称为“诱饵”——对一组“猎物”蛋白质进行筛选。但是要找到所有的相互作用，例如，1000种蛋白质之间的相互作用，需要1000个单独的实验来筛选每一个诱饵的相互作用伙伴。

“目前的技术本质上要求，在初级筛查中检测到的相互作用需要单独进行重新测试，”加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)埃克尔实验室(Ecker lab)的美国国家科学基金会研究生研究员谢莉·特里格(Shelly Trigg)说。特里格是这篇新论文的第一作者。“随着这种方法达到的筛选深度，这可能不再是必要的。”

在他们的新方法中，Ecker、Trigg和他们的同事们在标准的Y2H测定法中加入了一种更有效的方法来测量间质。两种蛋白质的基因，在各自的DNA循环中，被添加到同一个细胞中。如果感兴趣的蛋白质在细胞内相互作用，一个叫做Cre的基因就会被激活。当打开时，Cre会将两个独立的DNA环拼接在一起，从而将相互作用的蛋白质的基因配对在一起，这样团队就可以很容易地通过测序找到它们。这个团队可以建立一个庞大的酵母细胞库——每个细胞都含有不同的蛋白质对，方法是在叫做质粒的环状DNA上随机引入基因组合。当细胞对蛋白质相互作用呈阳性反应时，研究人员可以使用基因测序技术，利用与人类基因组测序类似的新型高通量DNA测序技术，找出两种蛋白质相互作用的情况。这样，它们就不再局限于一次测试一个“诱饵”蛋白质，而是可以同时测试库中所有蛋白质之间的相互作用。

Ecker的小组在拟南芥的所有转录因子(一大类蛋白质)上测试了这种被称为CrY2H-seq的新方法。

“当你用1800种蛋白质来测试它们之间的相互作用时，那就是将近400万个组合，”Ecker说。“我们在一个月内做了十次。”

他们揭示了这些被测试的蛋白质之间超过8000种相互作用，使他们对拟南芥转录因子之间相互作用有了新的认识。他们说，这些数据有助于回答一个长期存在的问题，即某些转录因子组是否具有固定的功能。他们发现，一些不为人所知的转录因子与一些为人所知的调节植物对生长素(一种参与协调植物生长的激素)反应的因子相互作用。

在未来，这种方法可以扩大到测试更大的蛋白质组——例如，人类细胞包含大约20000种不同的蛋白质。这种更简单、更快的方法可以确定细胞的整个细胞间质，也为研究细胞间质在不同条件下的变化提供了可能——这在过去是不可能的。

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