『癌症』人为什么会生病？世界最大蛋白质连接图谱问世，蕴含健康和疾病线索 |酵母|遗传|加拿大|

作者丨唐一尘
北京时间2020年4月8日深夜，在《自然》发表的一篇论文中，一个国际联合研究团队描述了第一个人类参考相互作用组（HuRI）图谱。
HuRI图谱是同类图集中规模最大的：描绘了8275种人类蛋白质之间的52569种相互作用。
研究人员表示，这构成了一个信息“脚手架” ，能帮助人们更好地理解缺陷基因是如何引起疾病（如癌症），以及病毒（如新冠病毒）是如何与宿主人类蛋白相互作用的。

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人体由数十亿个细胞组成，每个细胞都是通过其分子部分之间无数的相互作用而形成和维持的。
但哪些相互作用能维持健康，哪些出错时会导致疾病？
虽然，人类基因组计划为我们提供了一个细胞“部件列表” ，但只有理解了这些部件是如何相互作用的，我们才能真正开始理解细胞是如何工作的，以及什么地方出了问题导致疾病发生。
为了回答这些问题，科学家需要一份基因编码蛋白质之间相互作用的参考图，这些蛋白质构成了细胞，并在细胞中起主要作用。
“自20世纪90年代中期以来，我们团队一直希望利用相互作用组图谱，帮助阐明生命的基本面貌。 ”美国达纳—法伯癌症研究所癌症系统生物学中心主任、团队负责人Marc Vidal说。
最终，来自美国、加拿大、西班牙、比利时、法国和以色列的80多名研究人员经过近10年的努力，绘制了这份有关蛋白质的图谱。

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通过绘制17500种人类蛋白质之间的成对相互作用，科学家描绘了哪些蛋白质协同工作以维持细胞功能。（具有相似相互作用特征的蛋白质分为不同颜色编码的簇，代表细胞内不同的生物过程。）图片来源：Katja Luck et al.
人类大约有2万个蛋白质编码基因，但科学家对它们所编码的大多数蛋白质仍然知之甚少。
幸运的是，这一信息可以从它们相互作用数据中发掘出来，这要归功于“连坐”原则，即两个具有相似相互作用的蛋白质可能参与了相似的生物过程。
为了创造HuRI ，研究人员在酵母细胞中几乎成对表达了所有的人类蛋白。
当这两种蛋白质相互作用或结合时，它们会形成一个分子开关，促进酵母细胞的生长——这是相互作用发生的迹象。
研究人员测试了17500种蛋白质中所有可能的成对组合，以考察它们相互作用的能力，总共进行了30亿次不同的测试。
结果表明，在8000多种蛋白质之间产生了约53000个高置信度的二元相互作用，这些相互作用也通过其他方法得到了验证。
而且，大多数的相互作用以前从未被检测到。

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研究人员使用一组二元分析生成HuRI 。图片来源：《自然》
“我们可以利用HuRI预测蛋白质的功能。人们可以查找他们最喜欢的蛋白质，并从与之相互作用的蛋白质中获得有关其功能的线索。 ”该研究通讯作者之一、加拿大多伦多大学教授Frederick P Roth说。
研究人员已经从这些数据中得出了一些重要的见解，比如人类蛋白质的新细胞角色，以及在分子水平上什么地方出了问题会导致疾病的发生。
HuRI还揭示了参与程序性细胞死亡、细胞内物质释放和其他过程的蛋白质的新功能。

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组织特异性功能在很大程度上是由蛋白之间的相互作用介导的。图片来源：《自然》
此外，通过整合蛋白质相互作用数据和组织特异性基因表达，研究小组已经能够识别不同组织的发育和维持背后的蛋白质网络，以及对包括癌症在内的多种遗传疾病和潜在的传染病的新治疗靶点。