隨著越來越多的蛋白質(zhì)相互作用被發(fā)現(xiàn)，研究人員正在尋找新的途徑查詢這些數(shù)據(jù)，理解相關(guān)內(nèi)容之間的聯(lián)系。

上接：Nature：令人迷亂的蛋白質(zhì)互作

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)互作已經(jīng)多到無法逐個(gè)開展研究。Ideker認(rèn)為最好的方法就是以數(shù)據(jù)庫的形式來思考。“我已經(jīng)擁有了如此龐大的互作數(shù)據(jù)，我該如何才能更好的查詢它？”

一種策略是將圍繞重點(diǎn)問題的不同數(shù)據(jù)集組合到一起。例如，Ideker決定進(jìn)行酵母雙雜交（Y2H）篩查找出參與絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)的蛋白質(zhì)互作。MAPK是調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和生存的一個(gè)重要的藥物靶標(biāo)。Ideker和他的同事們挑選出了150種與該信號(hào)通路相關(guān)的蛋白質(zhì)，并利用Y2H分析探究了它們的互作伴侶。由此發(fā)現(xiàn)了大約1500種蛋白，超過2000種互作。

從中他們挑選了十幾個(gè)從前未證實(shí)與MAPK級(jí)聯(lián)相關(guān)的蛋白，利用RNA干擾抑制已確定互作伴侶的表達(dá)。在約三分之一的情況下，RNA抑制改變了級(jí)聯(lián)反應(yīng)中基因的表達(dá)，表明這些互作是具有功能性的。后續(xù)研究提供了首個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)證實(shí)一種稱為NHE-1的蛋白充當(dāng)了MAPK的支架。

Ideker說首先從互作著手，再用其他的數(shù)據(jù)逐個(gè)排除，研究人員就可以發(fā)現(xiàn)新的生物學(xué)。

研究人員還可以深入了解蛋白質(zhì)物理互作機(jī)制。今年，美國(guó)康奈爾大學(xué)的于海源（Haiyuan Yu）博士及同事將蛋白互作網(wǎng)絡(luò)與關(guān)于互作蛋白配體結(jié)構(gòu)信息整合到一起生成了一個(gè)可定位疾病相關(guān)突變的三維平臺(tái)。

他們將幾種建立的蛋白質(zhì)互作、互作的物理結(jié)構(gòu)以及遺傳檢測(cè)的數(shù)據(jù)集組合到一起證實(shí)當(dāng)突變不能阻止蛋白質(zhì)表達(dá)時(shí)仍可導(dǎo)致疾病。此外，研究人員還證實(shí)這些突變更有可能發(fā)生在蛋白質(zhì)的互作界面。“在過去的十年里，生物學(xué)家們一直使用這一數(shù)學(xué)定義。每個(gè)蛋白就是一個(gè)數(shù)學(xué)圓點(diǎn)。現(xiàn)在我們知道蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)對(duì)于功能極其重要，”于海源說。

歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室Anne-Claude Gavin主要從事蛋白質(zhì)復(fù)合物研究，她認(rèn)為從了解一種互作是否在特定的細(xì)胞類型中或某些情況下發(fā)生的信息到揭示其功能還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路。“互作必須是背景依賴性的；它們必須在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)開始，另一個(gè)時(shí)間點(diǎn)結(jié)束。”但是這類研究難度非常大，且少有人開展。“這是一個(gè)我們還無法理解的復(fù)雜水平層面，”Gavin說。

為了了解背景下的蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)互作，研究人員需要將它們挑選出來開展針對(duì)性的研究。

有時(shí)候，可采用一些篩查技術(shù)深度追蹤特異性的互作。例如，可用熒光蛋白或熒光素酶作互補(bǔ)性檢測(cè)追蹤互作蛋白。由于不同顏色的熒光蛋白非常相似，可通過檢測(cè)一種蛋白篩查同一細(xì)胞中兩種或更多的蛋白互作。一種蛋白用黃色熒光蛋白片段標(biāo)記，第二種蛋白用青色熒光蛋白片段標(biāo)記，其他檢測(cè)蛋白攜帶兩種熒光蛋白共有的片段。這樣可以顯示出哪些蛋白互作正在發(fā)生，它們?cè)诩?xì)胞的何處發(fā)生互作。熒光素酶互補(bǔ)測(cè)試還可與多種顏色的蛋白質(zhì)一起使用，其擁有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是酶容易分裂和改造，這使得研究人員能夠研究互作破壞的機(jī)制。成像技術(shù)例如生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移和熒光共振能量轉(zhuǎn)移可用于活細(xì)胞。它們利用的是遺傳標(biāo)記蛋白，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)相互接觸時(shí)這些標(biāo)記蛋白就會(huì)發(fā)光，因此被用于多種分析中。還可以用其他的分析分別標(biāo)記兩種蛋白，并檢測(cè)它們是否一同在細(xì)胞內(nèi)移動(dòng)。

雖然相比于大規(guī)模篩查，一次一個(gè)的互作研究較慢也較昂貴，但也是非常重要的。Uetz說：“最終你還是應(yīng)該深入到實(shí)際的互作中。”