全面绘制小鼠多器官蛋白互作组图谱

撰文 | xiao xia

蛋白质发挥功能依赖于与其他蛋白质的相互作用，这些相互作用的中断可能会导致疾病。因此，绘制完整的蛋白-蛋白互作组图谱对于揭示细胞过程的分子起源至关重要。为此，研究人员开发了高通量方法来绘制蛋白质互作组，包括但不限于酵母双杂交（Y2H）、亲和纯化-质谱（AP-MS）、蛋白质互补分析（PCA）和蛋白质相关谱（PCP）。这些方法已成功应用于绘制高质量的人类以及其他生物的互作组图谱。

哺乳动物的互作组研究依赖于异位表达或基因操纵细胞系。因此，现有的互作组图谱尚不能很好地分析发生在特定细胞类型或组织或病理生理学相关条件下的互作组。在组织或细胞类型特异性背景下的靶向互作组定位揭示了某些人类疾病中蛋白质互作的重排，但是关于哺乳动物组织间的互作组仍然不清晰。

2021年7月1日，不列颠哥伦比亚大学研究团队在国际顶尖学术期刊 Cell 发表了题为：An atlas of protein-protein interactions across mouse tissues的研究论文。

该研究开发了一种定量蛋白质组学方法，结合蛋白质相关分析和哺乳动物稳定同位素标记（PCP-SILAM）绘制了7个小鼠组织的蛋白质交互组，揭示了超过125000种独特的交互。

这也是迄今为止最大规模的小鼠多器官蛋白互作图谱，为揭示哺乳动物系统中形成对生理和病理刺激的体内交互反应的调节机制开辟了新的道路。

研究团队使用PCP-SILAM方法绘制了7个小鼠组织的互作组，这7个组织包括大脑、心脏、腓肠肌、肺、肾、肝脏和胸腺。他们在所有部位共检测到7225种独特蛋白。

PCP-SILAM 的优势在于它是一种非靶向且相对无偏的方法，除了对细胞丰度较高的蛋白质的适度偏见之外，作为一种用于体内互作组图谱的高通量技术，PCP-SILAM 特别适合发现多种生理条件下的相互作用。

基于SILAM的蛋白质定量的技术精度显著高于仅基于光通道的定量技术。另外，与大规模蛋白质组学、转录组学和核糖体分析数据集进行比较，PCP-SILAM检测出了最多的已知蛋白质复合物。

为了从PCP-SILAM组织蛋白质组图谱中获得交互组，研究团队开发了PrInCE，一种用于共分馏质谱数据分析的机器学习管道。PrInCE能够准确区分组织特异性的互作组，将PrInCE应用于PCP-SILAM数据，总共鉴定出125696个独特互作组，令人惊讶的是，其中121342 种独特的相互作用以前没有在小鼠中报道过。因此，这项研究将小鼠蛋白质互作组扩展了约 2.5 倍。

使用PCP-SILAM小鼠组织互作组作为参考，研究团队探讨了预测组织特异性互作组的准确性，揭示了小鼠组织中互作组网络的广泛重排，而不仅仅是基因表达，影响了蛋白质的特定互作。

总的来说，通过应用 PCP-SILAM 绘制7种小鼠组织的体内互作组，该研究揭示了更大规模和跨健康哺乳动物组织的蛋白互作组重排，为人们提供了一个系统的、蛋白质组规模的资源来了解动态生理互作组。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00704-2