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科學(xué)家繪制zui大蛋白質(zhì)圖譜

發(fā)布日期：2015-10-13 瀏覽次數(shù) ：875

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【導(dǎo)讀】科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了上萬(wàn)種新的蛋白聯(lián)結(jié)，約占蛋白聯(lián)結(jié)總量的四分之一。


 

為了揭示蛋白質(zhì)是如何構(gòu)建細(xì)胞與機(jī)體，來(lái)自多個(gè)的科學(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)篩選了不同生物的細(xì)胞，這些細(xì)胞從變形蟲(chóng)到蠕蟲(chóng)到老鼠到人類，來(lái)源十分廣泛。

這項(xiàng)蛋白質(zhì)科學(xué)的壯舉，是來(lái)自七個(gè)的三個(gè)研究小組合作的結(jié)果，由多倫多大學(xué)唐納利中心的Andrew Emili教授和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的EdwardMarcotte教授領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)了成百上千種新的蛋白質(zhì)相互作用，其中細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的接觸作用大約占四分之一。

一個(gè)蛋白聯(lián)結(jié)的缺失都會(huì)致病。圖譜已經(jīng)幫助科學(xué)家鎖定病變蛋白。這些數(shù)據(jù)將通過(guò)開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)提供給各地的研究人員。

雖然十幾年前的人類基因組測(cè)序無(wú)疑是生物學(xué)中偉大的發(fā)現(xiàn)之一，然而這只是人們對(duì)細(xì)胞工作的深入了解的開(kāi)始?；蛑徊贿^(guò)是一幅模板，而它的復(fù)制品——蛋白質(zhì)，擔(dān)任了細(xì)胞運(yùn)轉(zhuǎn)的主要工作。

蛋白間相互聯(lián)系，共同協(xié)作。許多蛋白質(zhì)結(jié)合形成所謂的分子機(jī)器并在細(xì)胞活動(dòng)中扮演關(guān)鍵角色，例如合成新的蛋白質(zhì)，或者是回收舊蛋白，再造新蛋白。但是人類細(xì)胞中有上萬(wàn)種蛋白質(zhì)，其中的大部分我們?nèi)耘f不知道它們的作用。

于是有了Emili 和Marcotte的圖譜，團(tuán)隊(duì)使用的方法，可以提取細(xì)胞內(nèi)數(shù)千個(gè)分子機(jī)器并分析其蛋白構(gòu)成。然后他們建立了一個(gè)類似于社交網(wǎng)站的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)探知未知蛋白與已知蛋白的聯(lián)結(jié)，推知未知蛋白質(zhì)的功能。例如，未知蛋白與“雜活兒工”蛋白有聯(lián)結(jié)，那么這個(gè)未知蛋白可能也具有細(xì)胞修復(fù)功能。

今天這項(xiàng)里程碑式的研究收集了九個(gè)物種分子機(jī)器的信息，分別包含了面包酵母、阿米巴蟲(chóng)、?？?、蒼蠅、蠕蟲(chóng)、海膽、青蛙、老鼠和人類，并由此可以繪制出一個(gè)生命樹(shù)圖。這個(gè)新的圖譜將蛋白質(zhì)結(jié)合體數(shù)目擴(kuò)大到已知的十倍有余，并可以讓我們觀察到它們?nèi)绾坞S著時(shí)間進(jìn)行進(jìn)化的。

“對(duì)于我來(lái)單單是此項(xiàng)研究的規(guī)模就足以吸引人們的眼球，我們已知的每個(gè)物種的蛋白聯(lián)結(jié)已達(dá)到到原先所知的三倍。我們現(xiàn)在通過(guò)蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)可以非常可靠的預(yù)測(cè)，所有動(dòng)物具有超過(guò)一百萬(wàn)種蛋白質(zhì)相互作用，這從根本上來(lái)講是一個(gè)巨大的進(jìn)步。”Emili說(shuō)，他也是疾病管理生物標(biāo)記方面的安大略研究會(huì)主席、分子遺傳學(xué)教授。

研究發(fā)現(xiàn)，自從十億年前原始細(xì)胞出現(xiàn)之后，動(dòng)物生命出現(xiàn)在地球上以前，成千上萬(wàn)種蛋白質(zhì)協(xié)作關(guān)系一直保持不變。

“就蛋白質(zhì)分布而言，人類與其他物種通常是相同的，這不僅印證了我們擁有共同祖先，也對(duì)在基因組學(xué)的基礎(chǔ)上研究多種疾病以及這些疾病如何存在于不同物種中有實(shí)際意義。”Marcotte說(shuō)。

在確定人類疾病的可能原因方面，人們已經(jīng)證明這個(gè)圖譜是有用的，例如一種新發(fā)現(xiàn)的分子機(jī)器名為Commander，由十二個(gè)單一的蛋白質(zhì)組成。人們?cè)l(fā)現(xiàn)一些智力障礙患者的機(jī)體里具有編碼Commander某些組分的基因，但并不清楚這些蛋白質(zhì)的機(jī)制。

由于Commander存在于所有動(dòng)物的細(xì)胞里，研究生FanTu正在破壞蝌蚪中的蛋白質(zhì)部件，揭示了胚胎發(fā)育階段腦細(xì)胞位置異常，并為復(fù)雜的人類起源問(wèn)題提供了一個(gè)可能。

“有了成千上萬(wàn)種蛋白質(zhì)相互作用，我們的圖譜會(huì)幫助人們研究蛋白質(zhì)相互作用和人類疾病的多種聯(lián)系，這是我們未來(lái)幾年的研究方向。”Emili博士總結(jié)道。