人體由數(shù)十億個(gè)細(xì)胞組成，每個(gè)細(xì)胞都是通過(guò)其分子之間的無(wú)數(shù)個(gè)相互作用來(lái)發(fā)育和維護(hù)功能的。但是，哪些相互作用可以維持健康，哪些相互作用會(huì)導(dǎo)致疾病呢？

人類(lèi)基因組計(jì)劃為我們提供了細(xì)胞“parts list”，但是只有當(dāng)我們能夠理解這些部分如何結(jié)合或相互作用時(shí)，我們才能真正開(kāi)始理解細(xì)胞的工作方式，以及疾病的問(wèn)題在哪里。

為了回答這些問(wèn)題，科學(xué)家們需要一個(gè)基因編碼蛋白之間相互作用的參考圖譜（相互作用組）。

來(lái)自Dana-Farber癌癥研究所癌癥系統(tǒng)生物學(xué)中心（CCSB）等處的科學(xué)家們公布了第一張人體相互作用組參考圖譜，這構(gòu)成了一個(gè)信息“支架”，可以幫助我們更好地了解錯(cuò)誤的基因如何導(dǎo)致疾病，例如癌癥，還有冠狀病毒（COVID-19）的。

“自1990年代中期以來(lái)，我們的協(xié)作團(tuán)隊(duì)就提出了一個(gè)idea：相互作用圖譜可以闡明生命的基本方面，”CCSB負(fù)責(zé)人Marc Vidal說(shuō)。

之后經(jīng)過(guò)近十年的努力，美國(guó)，加拿大，西班牙，比利時(shí)，法國(guó)和以色列等處80多名研究人員共同努力，才繪制出人體參考互作圖譜（the Human Reference Interactome (HuRI) ），這一圖譜繪制了8,275種人類(lèi)蛋白質(zhì)之間的52,569種相互作用，是同類(lèi)研究中最大的圖譜。

相似的互作作用

人體內(nèi)有大約20,000個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，但是科學(xué)家對(duì)它們編碼的大多數(shù)蛋白質(zhì)知之甚少。幸運(yùn)的是，根據(jù)“罪惡關(guān)聯(lián)”（guilt by association）”原理，可以從相互作用數(shù)據(jù)中收集此信息，因此具有相似相互作用的兩種蛋白質(zhì)可能參與相似的生物過(guò)程。

“我們可以使用人類(lèi)相互作用組圖譜來(lái)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的功能，”人們可以查找自己感興趣的蛋白質(zhì)，并從與之相互作用的蛋白質(zhì)中獲得有關(guān)其功能的線索。

研究數(shù)據(jù)已經(jīng)揭示出重要的見(jiàn)解，例如人類(lèi)蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的新作用以及在分子水平上引發(fā)疾病的錯(cuò)誤原因。

從這個(gè)意義上說(shuō)，HuRI已經(jīng)揭示了與程序性細(xì)胞死亡，細(xì)胞貨物釋放和其他過(guò)程有關(guān)的蛋白質(zhì)的新功能。

而且這一研究小組通過(guò)將蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)與組織特異性基因表達(dá)整合在一起，已經(jīng)能夠鑒定出不同組織發(fā)育和維持的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，從而揭示了針對(duì)多種遺傳疾�。ò�括癌癥以及潛在的傳染病）的新治療靶標(biāo)。

此外，使用HuRI作為參考，他們還能夠看到引起疾病的蛋白質(zhì)變體如何引起網(wǎng)絡(luò)重新布線，從而揭示這些特定疾病背后的分子機(jī)制。

找到疾病背后的機(jī)制

CCSB科學(xué)總監(jiān)Mike Calderwood博士說(shuō)：“基因組測(cè)序可以識(shí)別出一個(gè)人攜帶的變異體，這些變異體使他們?nèi)菀谆技膊�，但并不能揭示該病的病因。蛋白質(zhì)相互作用的改變是疾病的一種可能機(jī)制，該圖譜為研究疾病相關(guān)變異對(duì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的影響提供了一個(gè)起點(diǎn)�！�

多倫多和波士頓團(tuán)隊(duì)此前進(jìn)行了兩項(xiàng)較小的研究，總共繪制了約14,000種蛋白質(zhì)相互作用。現(xiàn)在，HuRI已查詢幾乎所有人類(lèi)蛋白質(zhì)編碼基因編碼的蛋白質(zhì)，并將圖譜擴(kuò)大了四倍。

為了創(chuàng)建HuRI，研究人員在酵母細(xì)胞中將幾乎所有人體蛋白質(zhì)成對(duì)共表達(dá)。當(dāng)兩種蛋白質(zhì)相互作用或彼此結(jié)合時(shí)，它們形成促進(jìn)酵母細(xì)胞生長(zhǎng)的分子開(kāi)關(guān)，這表明發(fā)生了相互作用。

該團(tuán)隊(duì)利用三種基于酵母的檢測(cè)技術(shù)分別測(cè)試了17,500種蛋白質(zhì)之間所有可能的成對(duì)組合，了解它們的相互作用，每種重復(fù)三次，總計(jì)達(dá)到了驚人的30億次單獨(dú)測(cè)試。結(jié)果在8,000多種蛋白質(zhì)之間產(chǎn)生了約53,000個(gè)高可信度二元相互作用，這已通過(guò)其他方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

不過(guò)，這一圖譜雖然是迄今為止同類(lèi)圖中最大的圖譜，但仍然不完整，占所有人類(lèi)蛋白質(zhì)相互作用的2-11％。錯(cuò)過(guò)許多相互作用的原因之一可能是因?yàn)榻湍讣?xì)胞缺少某些需要人特異性分子，因此無(wú)法完成某些蛋白功能。

盡管有這些限制，HuRI仍使人類(lèi)蛋白質(zhì)之間已知相互作用的數(shù)量增加了兩倍多，并成為研究界的重要資源。