苏黎世联邦理工学院的研究人员利用一种新方法测量细胞中蛋白质社交网络的变化。这项研究为开发治疗癌症和阿尔茨海默氏症等疾病的新药奠定了基础。

细胞内部就像一个拥挤的舞厅：数百人在狂欢。有些人独自一人，有些人穿过人群，与遇到的每个人聊天。有些人只是快速打个招呼，有些人则和最好的朋友待在一起。在这个俱乐部里，派对参与者之间存在各种不同的互动。在含有蛋白质的细胞中也是如此。

细胞中充满了多种不同类型的蛋白质，它们相互作用，并经常成群结队地协同工作。这些群体被称为复合体，是一种分子机器，只有当它们各自的组成部分相互作用时，它们才能正常运作。

不速之客扰乱了正常互动

哪些蛋白质相互作用以及如何相互作用也取决于身体的状态。在健康身体的正常条件下，两种蛋白质(我们称之为蓝色和)结合在一起。例如，如果由于细胞压力而导致条件发生变化，蓝色蛋白质可以改变其相互作用伙伴并与电影 蛋白质结合，这只会造成麻烦并扰乱聚会。

“蛋白质之间相互作用的改变可能导致阿尔茨海默氏症、帕金森氏症或癌症等疾病，”CathyMarulli解释道。她是苏黎世联邦理工学院分子系统生物学研究所教授PaolaPicotti的博士生。

“因此，了解蛋白质与蛋白质之间的相互作用在健康状态和患病状态下有何不同以及两种蛋白质之间的结合位点是很重要的。如果我们能了解这些细节，我们就能开发出阻止不良相互作用并恢复细胞平衡的活性物质，”她解释道。

揭示蛋白质的社交网络

因此，ETH生物化学家进一步开发了一种在蛋白质研究中行之有效的方法来分析蛋白质的完整相互作用网络，即相互作用组。

相应研究刚刚发表在《自然生物技术》杂志上。

几年前，皮科蒂和她的同事开发了一种称为LiP质谱法的技术。这使研究人员能够测量任何生物样本中数千种蛋白质的结构变化，而无需事先对样本进行特殊纯化。他们最近使用这种方法分析了蛋白质及其功能。

现在他们进一步开发了LiP质谱法来研究蛋白质之间的相互作用。为此，他们首先确定了蛋白质与其他位点之间约6,000个相互作用界面，这些界面在蛋白质相互作用时会发生变化。然后他们使用这些位点作为标记来评估蛋白质在特定条件下是否会改变其与其他蛋白质的相互作用。

为此，他们使用了将蛋白质切成碎片的酶。这些酶只能攻击自由可及位点的蛋白质。如果另一种蛋白质停靠在某个位点，酶就无法切割该蛋白质。因此，有关蛋白质碎片的详细信息有助于研究人员分析单个蛋白质是否以及在何处与其他蛋白质相互作用。这使他们能够在混乱的细胞基质中同时直接研究大约1,000种蛋白质的相互作用。

受压细胞发生显著变化

研究人员利用酵母细胞研究了蛋白质在正常状态下的相互作用与在化学物质引发的压力情况下的相互作用有何不同。

通过这种方式，生物化学家发现，应电影 况改变了大约50种蛋白质复合物，从而改变了它们的相互作用。研究人员还发现，一种名为SAGA的蛋白质复合物在酵母细胞的相互作用网络中起着重要作用。当他们从图片中移除SAGA时，大约三分之二的蛋白质复合物在应电影 况下的表现有所不同。

“SAGA就像派对上的DJ。当它静音时，一些派对团体会停止跳舞。他们会影响其他派对参与者，而这些参与者也会退出。这表明，小组中的单个参与者对其他人具有不成比例的巨大影响力，”Marulli说。

可转移到其他物种

所开发的方法也可应用于其他生物体。“对于我们想要研究的每种物种，我们只需开发一套新的结合标记，就能使用这种方法研究小鼠或人类细胞中的蛋白质相互作用，”Marulli说。因此，下一步就是确定人类细胞相互作用组的相互作用标记，以便一步分析有缺陷的蛋白质相互作用。

确定蛋白质相互作用对于疾病而言极其重要。“因此，我们希望进一步开发我们的技术，用于诊断目的和研究疾病机制，”Picotti说。这种希望是有充分理由的：他们实验室开发的先前方法已被ETH衍生公司Biognosys付诸实践。

药物研究针对相互作用

药物研究也对相互作用标记非常感兴趣。如果知道相互作用位点，研究人员就可以有效地寻找能够中断不需要的相互作用或建立新相互作用的化合物。

调节蛋白质-蛋白质相互作用的化合物是目前药物研究的一个有前途的新方向。此类化合物可能针对目前药物无法获得的蛋白质。或者它们可用于开发副作用较少的新药。

更多信息：ChristianDörig等人，利用蛋白质相互作用标记实验库对蛋白质复合物动力学进行全局