北京时间年4月8日深夜，在《自然》发表的一篇论文中，一个国际联合研究团队描述了第一个人类参考相互作用组（HuRI）图谱。

HuRI图谱是同类图集中规模最大的：描绘了种人类蛋白质之间的种相互作用。

研究人员表示，这构成了一个信息“脚手架”，能帮助人们更好地理解缺陷基因是如何引起疾病（如癌症），以及病毒（如新冠病毒）是如何与宿主人类蛋白相互作用的。

人体由数十亿个细胞组成，每个细胞都是通过其分子部分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健康，哪些出错时会导致疾病？

虽然，人类基因组计划为我们提供了一个细胞“部件列表”，但只有理解了这些部件是如何相互作用的，我们才能真正开始理解细胞是如何工作的，以及什么地方出了问题导致疾病发生。

为了回答这些问题，科学家需要一份基因编码蛋白质之间相互作用的参考图，这些蛋白质构成了细胞，并在细胞中起主要作用。

“自20世纪90年代中期以来，我们团队一直希望利用相互作用组图谱，帮助阐明生命的基本面貌。”美国达纳—法伯癌症研究所癌症系统生物学中心主任、团队负责人MarcVidal说。

最终，来自美国、加拿大、西班牙、比利时、法国和以色列的80多名研究人员经过近10年的努力，绘制了这份有关蛋白质的图谱。

通过绘制种人类蛋白质之间的成对相互作用，科学家描绘了哪些蛋白质协同工作以维持细胞功能。（具有相似相互作用特征的蛋白质分为不同颜色编码的簇，代表细胞内不同的生物过程。）图片来源：KatjaLucketal.

人类大约有2万个蛋白质编码基因，但科学家对它们所编码的大多数蛋白质仍然知之甚少。

幸运的是，这一信息可以从它们相互作用数据中发掘出来，这要归功于“连坐”原则，即两个具有相似相互作用的蛋白质可能参与了相似的生物过程。

为了创造HuRI，研究人员在酵母细胞中几乎成对表达了所有的人类蛋白。

当这两种蛋白质相互作用或结合时，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。

研究人员测试了种蛋白质中所有可能的成对组合，以考察它们相互作用的能力，总共进行了30亿次不同的测试。

结果表明，在多种蛋白质之间产生了约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得到了验证。

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。图片来源：《自然》

“我们可以利用HuRI预测蛋白质的功能。人们可以查找他们最喜欢的蛋白质，并从与之相互作用的蛋白质中获得有关其功能的线索。”该研究通讯作者之一、加拿大多伦多大学教授FrederickPRoth说。

研究人员已经从这些数据中得出了一些重要的见解，比如人类蛋白质的新细胞角色，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还揭示了参与程序性细胞死亡、细胞内物质释放和其他过程的蛋白质的新功能。

组织特异性功能在很大程度上是由蛋白之间的相互作用介导的。图片来源：《自然》

此外，通过整合蛋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不同组织的发育和维持背后的蛋白质网络，以及对包括癌症在内的多种遗传疾病和潜在的传染病的新治疗靶点。

以HuRI为参考，他们也能够看到致病蛋白变异是如何导致网络重构的，从而揭示这些特定疾病背后的分子机制。

HuRI基因间的互补功能关系图片来源：《自然》

但研究人员表示，该图谱仍不完整，涉及内容仅占人类所有蛋白质相互作用的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，而这些因子是蛋白质发挥正常功能所必需的。

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