蛋白質(zhì)相互作用在生物過程中扮演著非常重要得角色，對于細胞內(nèi)的許多生物學功能至關(guān)重要。研究蛋白質(zhì)互作對于揭示細胞內(nèi)信號傳遞網(wǎng)絡、發(fā)現(xiàn)新的生物過程和調(diào)控機制、理解疾病的分子機制以及藥物研發(fā)等方面具有重要意義。因此，蛋白質(zhì)互作的研究為藥物領(lǐng)域的創(chuàng)新和個性化醫(yī)療的發(fā)展帶來巨大的潛力。小編整理了基于藥靶篩選的熱門技術(shù)熱蛋白質(zhì)組學技術(shù)（TPP）和限制性酶切-質(zhì)譜分析（LiP-MS）在蛋白互作圖譜研究中的經(jīng)典案例，一起來揭開蛋白互作之迷！

案例一：LiP-MS構(gòu)建蛋白質(zhì)-小分子互作圖譜

代謝物與蛋白質(zhì)之間的相互作用對維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)發(fā)揮著重要作用。然而人們對代謝物-蛋白質(zhì)相互作用的認識要滯后于對蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)-DNA相互作用。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員利用LiP-MS分析系統(tǒng)地識別天然狀態(tài)下代謝物-蛋白質(zhì)的相互作用，研究成果于2018年1月發(fā)表在Cell期刊上。利用該方法研究20種不同的代謝物與大腸桿菌蛋白的相互作用，共確定了7345個假定的結(jié)合位點，1678個代謝物-蛋白質(zhì)的相互作用，其中1447個未被報道過，許多新的相互作用涉及有機酸和糖磷酸鹽相關(guān)。該研究成果將有助于識別新的調(diào)節(jié)機制、未知的酶和細胞中的新的代謝反應。

圖1：Lip-MS評估天然細胞環(huán)境中蛋白質(zhì)與代謝物互作

文章標題：A Map of Protein-Metabolite Interactions Reveals Principles of Chemical Communication

發(fā)表雜志：

Cell

影響因子：64.5

案例二：TPP表征腸道細菌對治療藥物的生物積累

腸道菌群竟然是“小偷”，“偷吃”治療藥物從而導致藥吃了病卻沒好。接下來通過德國歐洲分子生物學實驗室的Kiran R. Patil團隊于2021年9月在Nature發(fā)表的論文來一探究竟。研究人員利用點擊化學、TPP以及代謝組學系統(tǒng)地研究了15種常見的人類靶向藥物與25種人類腸道細菌的代表性菌株之間的相互作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了70種細菌-藥物相互作用，其中有29種相互作用是此前未曾報道過的。一半以上的新相互作用可歸因于生物蓄積，也就是說細菌將藥物儲存在細胞內(nèi)而不對其進行化學修飾，并且在大多數(shù)情況下不會影響細菌的生長。剩余的新相互作用則可能是生物轉(zhuǎn)化作用。該研究可以幫助人們更好地了解藥物有效性和副作用的個體差異并根據(jù)人們的微生物群組成來描述他們對藥物的反應，實現(xiàn)藥物治療個性化。

圖2：腸道細菌在不改變治療藥物的情況下積累藥物

文章標題：Bioaccumulation of therapeutic drugs by human gut bacteria

發(fā)表雜志：

Nature

影響因子：64.8

案例三：TPP表征研究O-GlcNAc功能及互作蛋白

2022年3月，加拿大西蒙弗雷澤大學的David J. Vocadlo教授團隊在JACS雜志發(fā)表通過利用TPP鑒定了依賴O-GlcNAc修飾的蛋白。本研究發(fā)現(xiàn)兩個值得注意的點：一是許多蛋白質(zhì)因為 O-GlcNAc 修飾熱穩(wěn)定性被破壞，二是被鑒定的大多數(shù)O-GlcNAc調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)尚未被O-GlcNAc化。這些結(jié)果表明，O-GlcNAc對熱穩(wěn)定性的一些影響可能是通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的擾動產(chǎn)生的。作者將所有72種O-GlcNAc調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)輸入到STRING中構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡，揭示了34個高置信度的互作體，其中一些形成復合物。

圖3：O-GlcNAc依賴的熱穩(wěn)定性蛋白質(zhì)聚集成不同的蛋白質(zhì)復合物

文章標題：Thermal proteome profiling reveals the O-GlcNAc-dependant meltome

發(fā)表雜志：

Journal of The American Chemical Society

影響因子：15.0

案例四：LiP-MS揭示鈣網(wǎng)蛋白突變的影響

鈣網(wǎng)蛋白(CALR)，是一種高度保守的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)伴侶蛋白，幫助糖蛋白進行折疊。CALR突變是骨髓增殖性腫瘤 （MPNs） 中常見的疾病起始事件。2022年11月由瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院利用LiP-MS揭示鈣網(wǎng)蛋白突變影響其伴侶功能并干擾糖蛋白質(zhì)組，這一成果發(fā)表在Cell Reports。對原代骨髓增生性腫瘤（MPNs）患者樣本和CALR突變的細胞系進行LiP-MS，研究CALR突變對MPN中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)水平的影響。結(jié)果顯示純合CALR突變和CALR缺失會干擾糖蛋白的完整性，這表明突變CALR伴侶蛋白（CALR-MUT）功能屬性的缺失會導致糖蛋白成熟缺陷。

圖4：鈣網(wǎng)蛋白突變影響其伴侶功能并干擾糖蛋白質(zhì)組

文章標題：Calreticulin mutations affect its chaperone function and perturb the glycoproteome

發(fā)表雜志：

Cell Reports

影響因子：8.8

案例五：TPP揭示ATP的調(diào)節(jié)作用

三磷酸腺苷（ATP）作為細胞能量來源，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)磷酸化以及影響大分子組裝，在細胞生物學中起著重要作用。來自歐洲分子生物學實驗室研究團隊使用質(zhì)譜法在蛋白質(zhì)組層面對ATP介導的蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性和蛋白質(zhì)溶解度的調(diào)節(jié)進行全局性的研究，該論文成果于2019年3月發(fā)表在Nature Communications。熱蛋白質(zhì)組分析揭示了ATP作為底物或變構(gòu)調(diào)節(jié)劑影響蛋白質(zhì)復合物的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，對蛋白質(zhì)復合物及其穩(wěn)定性具有廣泛影響。

圖5：ATP和GTP對蛋白質(zhì)組熱穩(wěn)定性的影響

文章標題：Proteome-wide solubility and thermal stability profiling reveals distinct regulatory roles for ATP

發(fā)表雜志：

Nature Communications

影響因子：16.6

為什么要做蛋白互作分析？相信通過這些文獻的學習我們心中已經(jīng)有了自己的答案了~許多疾病的發(fā)生發(fā)展都和蛋白互作失調(diào)有聯(lián)系，通過對蛋白相互作用研究更有助于發(fā)現(xiàn)新的機制和治療策略。

LiP-MS和TPP則是研究蛋白互作的熱門科研利器。

青蓮百奧解決方案

蛋白質(zhì)相互作用研究為我們揭示了生命活動的基本規(guī)律，并為疾病治療提供了新的途徑。隨著科學技術(shù)的不斷進步，蛋白質(zhì)相互作用研究將取得更多突破性成果，為人類健康事業(yè)帶來更多福祉。跟蹤蛋白性質(zhì)變化進行挑選是一種新穎的非傳統(tǒng)方式 ，用于研究蛋白質(zhì)復合物相互作用 。青蓮百奧提供無需進行化學修飾、適用于細胞裂物、活細胞、組織、細菌和真菌中進行蛋白/小分子-蛋白相互作用高通量篩選的限制性酶解-質(zhì)譜分析技術(shù)和熱蛋白質(zhì)組學分析技術(shù)，歡迎大家前來咨詢~

【參考文獻】 [1]Piazza Ilaria,Kochanowski Karl,Cappelletti Valentina et al. A Map of Protein-Metabolite Interactions Reveals Principles of Chemical Communication.[J] .Cell, 2018, 172: 358-372.e23. [2]Klünemann Martina,Andrejev Sergej,Blasche Sonja et al. Bioaccumulation of therapeutic drugs by human gut bacteria.[J] .Nature, 2021, 597: 533-538. [3]King Dustin T,Serrano-Negrón Jesús E,Zhu Yanping et al. Thermal Proteome Profiling Reveals the O-GlcNAc-Dependent Meltome.[J] .J Am Chem Soc, 2022, 144: 3833-3842. [4]Schürch Patrick M,Malinovska Liliana,Hleihil Mohammad et al. Calreticulin mutations affect its chaperone function and perturb the glycoproteome.[J] .Cell Rep, 2022, 41: 111689. [5]Sridharan Sindhuja,Kurzawa Nils,Werner Thilo et al. Proteome-wide solubility and thermal stability profiling reveals distinct regulatory roles for ATP.[J] .Nat Commun, 2019, 10: 1155.