Salk科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種新的高通量技術(shù)，用于確定細(xì)胞中哪些蛋白質(zhì)相互作用。映射這種交互網(wǎng)絡(luò)或“interactome”在過(guò)去一直很緩慢，因?yàn)榭梢砸淮螠y(cè)試的交互次數(shù)有限。6月26日發(fā)表于“自然方法”的新方法讓研究人員在一次實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了數(shù)千種蛋白質(zhì)之間的數(shù)百萬(wàn)種關(guān)系。

“這種新方法的強(qiáng)大之處在于我們現(xiàn)在必須擴(kuò)大它的能力，”Salk基因組分析實(shí)驗(yàn)室教授兼主任，霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Joseph Ecker說(shuō)。“這種分析有可能開(kāi)始解決我們以前無(wú)法解決的基本生物相互作用問(wèn)題。”

細(xì)胞的相互作用組，如社交網(wǎng)絡(luò)圖，讓科學(xué)家們看到誰(shuí)在蛋白質(zhì)世界中與誰(shuí)合作。這有助于他們弄清楚不同蛋白質(zhì)的作用，并將分子途徑和過(guò)程中的不同參與者拼湊在一起。例如，如果新發(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，研究人員可以推斷這可能是新蛋白質(zhì)的作用，并可能將其用于與代謝功能障礙相關(guān)的治療。

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(lái)確定蛋白質(zhì)之間的相互作用。該系統(tǒng)需要使用一種已知的蛋白質(zhì) - 稱為“誘餌” - 來(lái)篩選一群“獵物”蛋白質(zhì)。但是，如果找到1000種蛋白質(zhì)之間的所有相互作用，則需要進(jìn)行1000次單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)，以便為每種誘餌的相互作用伙伴篩選一次。

“目前的技術(shù)基本上要求在初級(jí)篩查中檢測(cè)到的相互作用得到單獨(dú)的重新測(cè)試，”加州大學(xué)圣地亞哥分校的NSF研究員研究員，Ecker實(shí)驗(yàn)室的Shelly Trigg說(shuō)，他是新論文的第一作者。“對(duì)于這種方法實(shí)現(xiàn)的篩選深度，這可能不再是必要的。”

在他們的新方法中，Ecker，Trigg和他們的同事在標(biāo)準(zhǔn)Y2H測(cè)定中添加了一個(gè)扭曲，以更有效地測(cè)量相互作用組。將兩種蛋白質(zhì)的基因添加到同一細(xì)胞中，每種蛋白質(zhì)在它們自己的DNA環(huán)上。如果感興趣的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)相互作用，則激活稱為Cre的基因。當(dāng)打開(kāi)時(shí)，Cre將兩個(gè)單獨(dú)的DNA圈拼接在一起，從而將相互作用蛋白質(zhì)的基因配對(duì)在一起，這樣團(tuán)隊(duì)就可以通過(guò)測(cè)序輕松找到它們。該團(tuán)隊(duì)可以生成大量的酵母細(xì)胞庫(kù)- 通過(guò)在稱為質(zhì)粒的環(huán)狀DNA上引入基因的隨機(jī)組合，包含不同的蛋白質(zhì)對(duì)。當(dāng)細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)相互作用呈陽(yáng)性時(shí)，研究人員可以使用基因測(cè)序來(lái)確定兩種蛋白質(zhì)相互作用的含義，使用與人類基因組測(cè)序相似的新型高通量DNA測(cè)序技術(shù)。這樣，它們不再局限于一次測(cè)試一種“誘餌”蛋白質(zhì)，而是可以同時(shí)測(cè)試文庫(kù)中所有蛋白質(zhì)之間的相互作用。

Ecker的小組在植物擬南芥中測(cè)試了所有轉(zhuǎn)錄因子(一大類蛋白質(zhì))的新方法，稱為CrY2H-seq。

“當(dāng)你攝取1,800種蛋白質(zhì)并測(cè)試它們之間的相互作用時(shí)，那將是近400萬(wàn)種組合，”Ecker說(shuō)。“我們?cè)谝粋€(gè)月內(nèi)完成了十次。”

他們揭示了這些蛋白質(zhì)中超過(guò)8,000種相互作用，使他們對(duì)擬南芥轉(zhuǎn)錄因子相互作用有了新的認(rèn)識(shí)。他們說(shuō)，這些數(shù)據(jù)有助于回答有關(guān)某些轉(zhuǎn)錄因子組是否具有功能的長(zhǎng)期問(wèn)題。他們發(fā)現(xiàn)，一些知之甚少的轉(zhuǎn)錄因子與更容易理解的因子相互作用，這些因子調(diào)節(jié)植物對(duì)生長(zhǎng)素的反應(yīng)，生長(zhǎng)素是一種協(xié)調(diào)植物生長(zhǎng)的激素。

在將來(lái)，該方法可以按比例放大以測(cè)試更大的蛋白質(zhì)組 - 例如，人類細(xì)胞含有約20,000種不同的蛋白質(zhì)。這種更容易，更快速的方法來(lái)確定細(xì)胞的整個(gè)相互作用組，這也開(kāi)啟了研究相互作用組在不同條件下如何變化的可能性 - 這是過(guò)去從未有過(guò)的實(shí)驗(yàn)。