人类蛋白质相互作用研究进展

Ⅰ人类蛋白质相互作用端倪初露 1 人类蛋白质相互作用前言

蛋白质在细胞的生命活动中扮演着重要角色，但是，其功能的发挥却并非依靠单个蛋白质独立的作用，蛋白质之间的相互作用才是蛋白质执行其功能的主要途径。另外，人类和果蝇等简单有机体之间的巨大差别也并不在于基因数量，而在于其各自体内相互作用的蛋白质的数量。例如，英国、德国及丹麦科学家近日得出的研究结果表明，人体内相互作用的蛋白质的数量大约为65万，是果蝇的10倍，是酵母的20倍。而人类基因数约为24000，果蝇约为14000[1]。 通过揭示不同蛋白质之间相互作用的 关系，研究人员可以从蛋白组水平上系统地获得对细胞内基因调控网络更为深刻的认识，从而发现对于生命活动具有重要意义的生化过程，如信号转导[2,3]、 代谢调控[4-14]等。如图1所示，Pawson等人在2003年报道了生物信号转导中蛋白质与其它蛋白质、磷脂、核酸相互作用的研究进展（www.mshri.on.ca/pawson/research and http://smart.embl-heidelberg.de.）。

另一方面，蛋白质相互作用为进一步确定疾病的发生提供了可靠的数据来源。如亨廷顿舞蹈症是一种遗传性神经退化性疾病，其主要病因是患者第四号染色体上的huntington基因发生变异，产生了变异的蛋白质。早在2004年，Goehlerd等人发现蛋白质间的186个相互作用与该病有关[15]。同年，Colland等人发现了存在于转化生长因子β与其受体作用的信号转导途径中多达755个蛋白质之间的相互作用。

癌症是严重危害人类健康与生命的一种常见病和多发病。以往，生物学对于癌症的相关研究主要集中于对基因组和转录组 的分析。然而，癌症的发生是由于某些蛋白质的异常表达或者发生改变而引起的一系列细胞的增殖失控过程。因此，在DNA和RNA水平上的研究不能从根本上反 映细胞在恶性转化过程中所经历的变化。人类蛋白质相互作用研究则是动态的、具有时空性的，能在细胞和生

命有机体整体水平上阐明生命现象的本质和活性规律。因此，人类蛋白质相互作用在癌症研究中必将发挥重要的作用[16]。

酵母双杂交技术是研究蛋白质之间相互作用的一种有效方法，目前已经被改进且用于在整个有机体（如幽门螺杆菌[27]、酿酒酵母[28]、线虫[29]、果蝇[30]）蛋白质组水平上进行高通量的相互作用鉴定和大规模相互作用图谱的构建。

但是，直至2005年，研究人员才开始着眼于从蛋白质组整体水平上构建人类蛋白质之间相互作用图谱。 2 人类蛋白质相互作用图谱特征

2005年，德国海德堡科学家Stelzl等人首次绘制出了人类蛋白质相互作用图谱，报道了人类蛋白质相互作用研究领域的最新进展。他们采用酵母双杂交方法对人类蛋白质间的相互作用进 行了系统检测。Stelzl等人采用人胎脑文库克隆构建了4456个“诱饵”和5632个“猎物”，把8个不同诱饵编号并分配集合成小库，分别同5632 个猎物矩阵作用。显阳性结果的猎物再同上述小库内的8个诱饵逐

一作用，鉴定阳性克隆（图2）。最终，他们获得了由1705个蛋白质的3186对相互作用所构成的巨大相互作用网络，其中包括195个疾病相关蛋白和342个未知蛋白（图3）。

另外，将经由酵母双杂交方法筛选获得的具有相互作用的蛋白对进行免疫共沉淀和膜亲和纯化验证后，研究人员进一步建立了6个标准来验证蛋白质间是否真的有相互作用。

采用这6个标准来分析酵母双杂交筛选所得结果，最后得到402个蛋白质之间所形成的具有高可信度的911个相互作用对（图3）。此外，对这些通过高通量筛选策略所获得的数据进行的后续处理，也成为系统生物学及生物信息学研究的一个重要课题。

最后，他们还发现了至少两个与Axin-1（一种多功能的支架蛋白，它参与多种生理病理过程，如胚胎发育、肿瘤形成、细胞凋亡、糖原代谢等。）相互作用的