索爾克的科學(xué)家們開發(fā)了一種新的高通量技術(shù)來確定細(xì)胞中哪些蛋白質(zhì)相互作用。映射這個(gè)交互網(wǎng)絡(luò)(或稱為“交互體”)在過去進(jìn)展緩慢，因?yàn)橐淮慰梢詼y(cè)試的交互數(shù)量是有限的。這項(xiàng)新方法發(fā)表在6月26日的《自然方法》雜志上，研究人員可以在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中測(cè)試數(shù)千種蛋白質(zhì)之間的數(shù)百萬種關(guān)系。

“這種新方法的力量在于，我們現(xiàn)在必須擴(kuò)大它的規(guī)模，”資深作者約瑟夫•?？?Joseph Ecker)表示。?？耸撬鳡柨嘶蚪M分析實(shí)驗(yàn)室的教授兼主任，也是霍華德•休斯醫(yī)學(xué)研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究員。“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)有可能開始解決我們以前無法解決的關(guān)于基本生物相互作用的問題。”

細(xì)胞間質(zhì)，就像一張社交網(wǎng)絡(luò)的地圖，讓科學(xué)家們看到在蛋白質(zhì)世界里誰在和誰一起工作。這有助于他們弄清楚不同蛋白質(zhì)的作用，并拼湊出分子途徑和過程中的不同參與者。例如，如果一種新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)與許多其他參與細(xì)胞代謝的蛋白質(zhì)相互作用，研究人員就能推斷出這種新蛋白質(zhì)可能發(fā)揮的作用，并有可能將其作為治療代謝功能障礙的靶點(diǎn)。

到目前為止，研究人員通常依靠標(biāo)準(zhǔn)的高通量酵母雙雜交(Y2H)分析來確定蛋白質(zhì)之間的相互作用。該系統(tǒng)需要使用一種單一的已知蛋白質(zhì)——被稱為“誘餌”——對(duì)一組“獵物”蛋白質(zhì)進(jìn)行篩選。但是要找到所有的相互作用，例如，1000種蛋白質(zhì)之間的相互作用，需要1000個(gè)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)來篩選每一個(gè)誘餌的相互作用伙伴。

“目前的技術(shù)本質(zhì)上要求，在初級(jí)篩查中檢測(cè)到的相互作用需要單獨(dú)進(jìn)行重新測(cè)試，”加州大學(xué)圣地亞哥分校(University of California, San Diego)埃克爾實(shí)驗(yàn)室(Ecker lab)的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)研究生研究員謝莉·特里格(Shelly Trigg)說。特里格是這篇新論文的第一作者。“隨著這種方法達(dá)到的篩選深度，這可能不再是必要的。”

在他們的新方法中，Ecker、Trigg和他們的同事們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)的Y2H測(cè)定法中加入了一種更有效的方法來測(cè)量間質(zhì)。兩種蛋白質(zhì)的基因，在各自的DNA循環(huán)中，被添加到同一個(gè)細(xì)胞中。如果感興趣的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)相互作用，一個(gè)叫做Cre的基因就會(huì)被激活。當(dāng)打開時(shí)，Cre會(huì)將兩個(gè)獨(dú)立的DNA環(huán)拼接在一起，從而將相互作用的蛋白質(zhì)的基因配對(duì)在一起，這樣團(tuán)隊(duì)就可以很容易地通過測(cè)序找到它們。這個(gè)團(tuán)隊(duì)可以建立一個(gè)龐大的酵母細(xì)胞庫——每個(gè)細(xì)胞都含有不同的蛋白質(zhì)對(duì)，方法是在叫做質(zhì)粒的環(huán)狀DNA上隨機(jī)引入基因組合。當(dāng)細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)相互作用呈陽性反應(yīng)時(shí)，研究人員可以使用基因測(cè)序技術(shù)，利用與人類基因組測(cè)序類似的新型高通量DNA測(cè)序技術(shù)，找出兩種蛋白質(zhì)相互作用的情況。這樣，它們就不再局限于一次測(cè)試一個(gè)“誘餌”蛋白質(zhì)，而是可以同時(shí)測(cè)試庫中所有蛋白質(zhì)之間的相互作用。

Ecker的小組在擬南芥的所有轉(zhuǎn)錄因子(一大類蛋白質(zhì))上測(cè)試了這種被稱為CrY2H-seq的新方法。

“當(dāng)你用1800種蛋白質(zhì)來測(cè)試它們之間的相互作用時(shí)，那就是將近400萬個(gè)組合，”Ecker說。“我們?cè)谝粋€(gè)月內(nèi)做了十次。”

他們揭示了這些被測(cè)試的蛋白質(zhì)之間超過8000種相互作用，使他們對(duì)擬南芥轉(zhuǎn)錄因子之間相互作用有了新的認(rèn)識(shí)。他們說，這些數(shù)據(jù)有助于回答一個(gè)長(zhǎng)期存在的問題，即某些轉(zhuǎn)錄因子組是否具有固定的功能。他們發(fā)現(xiàn)，一些不為人所知的轉(zhuǎn)錄因子與一些為人所知的調(diào)節(jié)植物對(duì)生長(zhǎng)素(一種參與協(xié)調(diào)植物生長(zhǎng)的激素)反應(yīng)的因子相互作用。

在未來，這種方法可以擴(kuò)大到測(cè)試更大的蛋白質(zhì)組——例如，人類細(xì)胞包含大約20000種不同的蛋白質(zhì)。這種更簡(jiǎn)單、更快的方法可以確定細(xì)胞的整個(gè)細(xì)胞間質(zhì)，也為研究細(xì)胞間質(zhì)在不同條件下的變化提供了可能——這在過去是不可能的。