研究人员发现了一种新的观察细胞中蛋白质相互作用变化的方法。这一进展 could pave the way for new treatments for diseases such as cancer and Alzheimer’s.
把细胞想象成一个拥挤的舞厅，各种蛋白质在其中移动。有些更喜欢独自待着，而其他则相互交谈。它们的相互作用性质各异；有些是短暂的交流，而其他则是与密友的更深层次的联系。同样，细胞中的蛋白质表现出广泛的相互作用。
细胞包含多种类型的蛋白质，这些蛋白质相互作用并通常在称为复合物的群体中协作。这些复合物像分子机器一样，依赖于其组成部分的精确交互以正常运作。
干扰者的破坏
蛋白质之间的相互作用受到身体状况的影响。在健康的环境中，两个被称为蓝色和红色的蛋白质会聚在一起。然而，如果身体经历压力，蓝色蛋白质可能会更换伙伴，与黄色蛋白质相互作用，这可能会破坏正常的动态。
“蛋白质相互作用的变化可能会导致阿尔茨海默病、帕金森病或癌症等疾病，”在苏黎世联邦理工大学分子系统生物学研究所与Paola Picotti合作的博士生Cathy Marulli表示。“了解这些相互作用在健康和疾病状态下的不同至关重要，并识别这些蛋白质的结合位点。对这些相互作用的详细了解可能会导致开发出能够阻止有害相互作用并恢复细胞平衡的药物，”她补充道。
绘制蛋白质相互作用网络
为此，ETH的生物化学家改进了一种现有的方法，以分析整个蛋白质相互作用网络，称为相互组（interactome）。
这项研究的结果最近发表在自然生物技术上。
几年前，Picotti及其团队介绍了一种称为LiP质谱的技术。这种革命性的方法使科学家能够分析来自任何生物样本中的数千种蛋白质的结构变化，而无需事先纯化。他们以前曾使用这种方法探索蛋白质功能（参见ETH新闻）。
现在，他们已经扩展了LiP质谱，以调查蛋白质相互作用。他们首先识别了大约6000个蛋白质与其他区域相互作用的接触界面，这些区域在相互作用中会发生变化。这些位点作为标记，用于评估在特定条件下蛋白质是否改变其相互作用。
利用在可接近位点切割蛋白质的酶，使他们能够收集有关蛋白质片段的详细数据，从而有助于分析蛋白质相互作用。这种方法使得在复杂的细胞环境中同时检查约1000种蛋白质成为可能。
压力细胞中的重大变化
在使用酵母细胞的研究中，研究人员比较了在正常条件下与化学物质诱导的压力下的蛋白质相互作用。
他们发现大约60个蛋白质复合物因压力而改变了相互作用。特别是，他们强调了一个名为SAGA的复合物，它在酵母细胞的相互作用网络中发挥了重要作用。当SAGA被移除时，大约三分之二的蛋白质复合物在压力下表现出不同的行为。“SAGA就像派对上的DJ。当它沉默时，许多团体停止跳舞，影响到其他人，使他们也退缩。这说明了一个单一的组成部分可以显著影响整个网络，”Marulli解释道。
更广泛应用的潜力
这种新开发的方法也可以应用于其他生物体。“对于每个感兴趣的物种，我们只需创建一套新的结合标记，以研究小鼠或人类细胞中的蛋白质相互作用，”Marulli解释说。下一步是确定人类相互组的相互作用标记，以更有效地分析故障蛋白质的相互作用。
理解蛋白质相互作用对疾病研究至关重要。“我们的目标是继续增强这项技术用于诊断以及探索疾病机制，”Picotti补充道。这一雄心得到了鼓舞人心的结果的支持，因为他们实验室之前的创新已被ETH的衍生公司Biognosys采纳。
药物针对相互作用的靶向
制药研究人员对这些相互作用标记也怀有浓厚兴趣。通过识别相互作用位点，科学家可以高效地搜索能够破坏不希望的相互作用或创造新相互作用的化合物。
改变蛋白质-蛋白质相互作用的药物候选者是制药研究的一个令人兴奋的新方向。这些化合物可能针对现有药物无法接触的蛋白质，或导致开发出具有更少副作用的新药。
