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怎样维持康健?什么导致生病?这篇重磅论文告诉你

本文摘要:作者丨唐一尘北京时间2020年4月8日深夜,在《自然》揭晓的一篇论文中,一个国际团结研究团队形貌了第一小我私家类参考相互作用组(HuRI)图谱。HuRI图谱是同类图集中规模最大的:描绘了8275种人类卵白质之间的52569种相互作用。研究人员表现,这组成了一个信息“脚手架”,能资助人们更好地明白缺陷基因是如何引起疾病(如癌症),以及病毒(如新冠病毒)是如何与宿主人类卵白相互作用的。 人体由数十亿个细胞组成,每个细胞都是通过其分子部门之间无数的相互作用而形成和维持的。

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作者丨唐一尘北京时间2020年4月8日深夜,在《自然》揭晓的一篇论文中,一个国际团结研究团队形貌了第一小我私家类参考相互作用组(HuRI)图谱。HuRI图谱是同类图集中规模最大的:描绘了8275种人类卵白质之间的52569种相互作用。研究人员表现,这组成了一个信息“脚手架”,能资助人们更好地明白缺陷基因是如何引起疾病(如癌症),以及病毒(如新冠病毒)是如何与宿主人类卵白相互作用的。

人体由数十亿个细胞组成,每个细胞都是通过其分子部门之间无数的相互作用而形成和维持的。但哪些相互作用能维持康健,哪些堕落时会导致疾病?虽然,人类基因组计划为我们提供了一个细胞“部件列表”,但只有明白了这些部件是如何相互作用的,我们才气真正开始明白细胞是如何事情的,以及什么地方出了问题导致疾病发生。为了回覆这些问题,科学家需要一份基因编码卵白质之间相互作用的参考图,这些卵白质组成了细胞,并在细胞中起主要作用。

“自20世纪90年月中期以来,我们团队一直希望使用相互作用组图谱,资助阐明生命的基本面目。”美国达纳—法伯癌症研究所癌症系统生物学中心主任、团队卖力人Marc Vidal说。最终,来自美国、加拿大、西班牙、比利时、法国和以色列的80多名研究人员经由近10年的努力,绘制了这份有关卵白质的图谱。

通过绘制17500种人类卵白质之间的成对相互作用,科学家描绘了哪些卵白质协同事情以维持细胞功效。(具有相似相互作用特征的卵白质分为差别颜色编码的簇,代表细胞内差别的生物历程。)图片泉源:Katja Luck et al. 人类约莫有2万个卵白质编码基因,但科学家对它们所编码的大多数卵白质仍然知之甚少。

幸运的是,这一信息可以从它们相互作用数据中掘客出来,这要归功于“连坐”原则,即两个具有相似相互作用的卵白质可能到场了相似的生物历程。为了缔造HuRI,研究人员在酵母细胞中险些成对表达了所有的人类卵白。当这两种卵白质相互作用或联合时,它们会形成一个分子开关,促进酵母细胞的生长——这是相互作用发生的迹象。研究人员测试了17500种卵白质中所有可能的成对组合,以考察它们相互作用的能力,总共举行了30亿次差别的测试。

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效果讲明,在8000多种卵白质之间发生了约53000个高置信度的二元相互作用,这些相互作用也通过其他方法获得了验证。而且,大多数的相互作用以前从未被检测到。

研究人员使用一组二元分析生成HuRI。图片泉源:《自然》“我们可以使用HuRI预测卵白质的功效。人们可以查找他们最喜欢的卵白质,并从与之相互作用的卵白质中获得有关其功效的线索。”该研究通讯作者之一、加拿大多伦多大学教授Frederick P Roth说。

研究人员已经从这些数据中得出了一些重要的看法,好比人类卵白质的新细胞角色,以及在分子水平上什么地方出了问题会导致疾病的发生。HuRI还展现了到场法式性细胞死亡、细胞内物质释放和其他历程的卵白质的新功效。组织特异性功效在很大水平上是由卵白之间的相互作用介导的。图片泉源:《自然》此外,通过整合卵白质相互作用数据和组织特异性基因表达,研究小组已经能够识别差别组织的发育和维持背后的卵白质网络,以及对包罗癌症在内的多种遗传疾病和潜在的感染病的新治疗靶点。

以HuRI为参考,他们也能够看到致病卵白变异是如何导致网络重构的,从而展现这些特定疾病背后的分子机制。HuRI基因间的互补功效关系 图片泉源:《自然》 但研究人员表现,该图谱仍不完整,涉及内容仅占人类所有卵白质相互作用的2%至11%。Roth说,许多相互作用被忽略的一个原因可能是酵母细胞缺乏某些人类特有的因子,而这些因子是卵白质发挥正常功效所必须的。相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2188-x。


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