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疾病始於細胞層面。在諸如癌症或感染等更大的疾病在全身擴散之前，異常蛋白質通常會在垂死的細胞中造成破壞。瞭解這些蛋白質以及它們如何相互作用的努力是基礎生物醫學研究的核心，但進展緩慢。
“要了解細胞的內部運作是非常困難的，”多倫多大學的生物物理學家Frederick Roth說。
為了加速進展，像羅斯這樣的科學家多年來一直在研究人類相互作用組——人類中每種蛋白質相互作用的完整圖譜。上週，羅斯和他的團隊在《細胞》雜誌上發表了一篇論文，詳細介紹了迄今為止最全面的蛋白質圖譜之一。它涵蓋了蛋白質對之間14,000個相互作用，可能有助於科學家識別一些與癌症有關的基因。
羅斯說：“我們發現癌蛋白會粘在一起，並且傾向於相互作用。“這很有用。我們可以說，這裡有一個我們不太瞭解的蛋白質，但它的一些夥伴是癌蛋白，所以我們也許應該更仔細地研究它。”
人類細胞手冊
識別蛋白質相互作用可以幫助研究人員瞭解細胞如何在分子水平上運作。羅斯用一個比喻來形容一位技工，他有一份汽車零件清單，但不知道它們是如何相互連線的。“這使我們從一個沒有特定順序的零件清單草稿，變成了一個零件對的清單，”羅斯說。“現在我們可以開始瞭解它們是如何組合在一起的。”
羅斯估計，新圖譜捕獲了人類細胞中所有蛋白質相互作用的5%到10%。這聽起來可能不多，但人類相互作用組的上次重大進展幾乎是在十年前，當時羅斯釋出了他的第一個僅有約3,000種蛋白質相互作用的圖譜。
這個新的圖譜花費了很長時間才完成，但羅斯說，事實證明這是值得等待的。“我們已經朝著人類細胞手冊邁出了一大步，”他說。
蛋白質配對
羅斯和他的團隊使用一種稱為酵母雙雜交測定的方法來識別蛋白質相互作用（這是一個關於其工作原理的酷炫影片）。為了測試兩種人類蛋白質是否相互作用，研究人員將兩種蛋白質嵌入單個酵母細胞中。每種蛋白質都包含一個基本啟用開關的一半。只有當人類蛋白質配對，將開關的兩半連線在一起時，酵母才能存活。
“麵包酵母不僅非常適合製作麵包、葡萄酒和啤酒，”羅斯說。“你也可以用它來讀出哪些人類蛋白質對粘在一起。”
酵母測定不是追蹤蛋白質相互作用的唯一方法。Nevan Krogan，加利福尼亞大學舊金山分校的細胞和分子藥理學教授，他沒有參與這項研究，他正在對相互作用組採取他稱之為更具生物化學相關性的方法。
Krogan和他的團隊在不同的蛋白質上貼上親和標籤，以便他們可以純化這些蛋白質，然後用質譜儀分析它們。他的方法較少強調單個蛋白質之間的相互作用，而是側重於蛋白質組如何與其他蛋白質複合物相互作用，“這樣你就可以識別細胞中存在的分子機器，”Krogan說。
Krogan和羅斯的方法各有優缺點，但Krogan認為，透過結合每種方法的結果，可以獲得很多收益。“我們的兩種方法非常互補，”他說。“我認為[羅斯的]資料與其他型別的資訊結合使用時會變得特別強大。”
癌症的關聯
羅斯的新相互作用組圖譜對癌症研究有一些直接的應用。如上所述，科學家們長期以來一直懷疑癌蛋白傾向於粘在一起。羅斯的研究不僅證實了這一點，而且還引導研究人員關注可能因與已知癌蛋白關聯而有罪的蛋白質。
例如，研究表明，基因MAPK1IP1L與小鼠腫瘤形成有關，但尚未對其進行廣泛研究，並且其產生的蛋白質目前在人類中不被認為是癌蛋白。羅斯的研究發現，MAPK1IP1L與至少三種已知的癌蛋白相互作用。這並不一定意味著MAPK1IP1L是癌症基因，但它確實為未來的研究提供了一條途徑。羅斯說，至少，“它可能值得仔細研究。”
Krogan同意組裝人類相互作用組可能具有廣泛的影響。“這種型別的資訊對於真正理解突變如何導致疾病狀態至關重要，”他說。“這項研究以及類似的研究朝著這個特定方向邁出了重要一步。”