Nature:大型蛋白互作图谱 阐明疾病机理

2015-09-10 绿谷生物 Nature
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近日,刊登于国际著名杂志Nature上的一项研究论文中,来自德克萨斯大学等处的研究人员通过对大量不同有机体的细胞进行筛查,包括从变形虫到蠕虫到小鼠再到人类机体等,揭示了不同有机体的蛋白质如何进行组装来构建细胞和机体组织。

研究者在文章中揭示了成千上万种新型的蛋白质相互作用方式,其中大约有四分之一的作用都是细胞内部蛋白质的接触作用。当其中一种反应缺失就会引发机体疾病的发生,而绘制多种蛋白质相互作用的图谱或可帮助研究人员理解复杂的人类疾病的发病根源;细胞中蛋白质往往通过彼此吸附来行使某些细胞功能,很多蛋白质都会形成所谓的分子机器,在细胞中扮演重要角色,比如构建新型蛋白或细胞循环等,但对于大多数蛋白质而言,研究人员并不清楚其具体的作用机制。

研究者Emili表示,自从第一个原始祖先细胞出现以来我们发现了成千上万种蛋白质的协作关系并未改变,而蛋白质在人类机体中的装配方式和在其它物种中类似,这不仅可以增强我们对共同进化祖先的了解,也对于后期研究具有一定的帮助,或可帮助研究者们理解多种疾病发病的遗传基础。

研究者绘制的蛋白质作用图谱或可帮助阐明人类发病的机制,比如一种新发现的分子机器—Commander,其由大约12个单一蛋白质组成;编码Commander某些组分的基因此前在患智力障碍的患者机体中发现过,但研究者并不清楚这些蛋白的作用机制。由于Commander在所有动物细胞中都存在,于是研究者就对蝌蚪进行研究干扰了其机体中Commander的功能,结果发现,胚胎发育阶段大脑细胞的定位功能出现了异常。

最后研究者表示,随着我们绘制出成千上万种新型蛋白质的相互作用方式,我们的图谱获奖帮助研究多种蛋白互作和人类疾病的关系,或为未来开发治疗人类多种疾病的新型疗法提供新的思路。

Panorama of ancient metazoan macromolecular complexes

Cuihong Wan, Blake Borgeson, Sadhna Phanse, Fan Tu, Kevin Drew, Greg Clark, Xuejian Xiong, Olga Kagan, Julian Kwan, Alexandr Bezginov, Kyle Chessman, Swati Pal, Graham Cromar, Ophelia Papoulas, Zuyao Ni, Daniel R. Boutz, Snejana Stoilova, Pierre C. Havugimana, Xinghua Guo, Ramy H. Malty, Mihail Sarov, Jack Greenblatt, Mohan Babu, W. Brent Derry, Elisabeth R. Tillier et al.

 

Macromolecular complexes are essential to conserved biological processes, but their prevalence across animals is unclear. By combining extensive biochemical fractionation with quantitative mass spectrometry, here we directly examined the composition of soluble multiprotein complexes among diverse metazoan models. Using an integrative approach, we generated a draft conservation map consisting of more than one million putative high-confidence co-complex interactions for species with fully sequenced genomes that encompasses functional modules present broadly across all extant animals. Clustering reveals a spectrum of conservation, ranging from ancient eukaryotic assemblies that have probably served cellular housekeeping roles for at least one billion years, ancestral complexes that have accrued contemporary components, and rarer metazoan innovations linked to multicellularity. We validated these projections by independent co-fractionation experiments in evolutionarily distant species, affinity purification and functional analyses. The comprehensiveness, centrality and modularity of these reconstructed interactomes reflect their fundamental mechanistic importance and adaptive value to animal cell systems.