生命系统复杂性最重要的特征不仅在于其组成成分的复杂性，更在于各组成成分之间的关系，而在所有的这些关系中，蛋白质之间的相互作用在形成几乎所有生命系统、调控各种生理/病理进程中发挥至关重要的作用。蛋白质相互作用不仅为研究未知蛋-白质的生物学功能提供了线索，也为充分了解一个细胞或一个生物途径的生物学机制，提供了必要的信息。自2000 年科学家们宣告酵母大规模蛋白质相互作用网络图谱的成功描绘，蛋白质相互作用特别是大规模蛋白质相互作用研究已成为生命科学领域的又一个研究热点。
近期来自德国和美国的两个独立的科研小组在蛋白质相互作用研究中取得突破性进展，相关研究成果发表在国际顶级
学术期刊《Science》及子刊上。
A Directed Protein Interaction Network for Investigating Intracellular Signal Transduction
近日由德国马克斯•德尔布吕克分子医学中心（Max Delbrück Centrum for Molecular Medicine）的科学家领导的研究小组利用功能基因组及蛋白质组技术结合生物信息学方法成功构建了一个新型的定向蛋白质相互作用图谱，这对于解析细胞内蛋白质间相互关系以及相关信号传导机制具有极其重要的意义。这一研究成果发布在9月6日的《科学信号》（Science Signaling）杂志上。并作为封面文章推荐。
近年来科学家们发展了许多高通量的实验方法，并以此发现、建立了越来越多的蛋白质相互作用网络。但是，现有的蛋白质相互作用网络只能反映蛋白质之间存在连接关系，而真实生命体系中大部分的蛋白质相互作用具有信号转导、转录激活/抑制等明显的信号流方向性。准确、高效、大规模预测蛋白质相互作用网络中相互作用的信号流方向、发现潜在的信号转导通路，为众多领域的生物科学工作者所期待，但一直是未能破解的世界性难题。
在这篇文章中，研究人员首先分析获得了来自京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes ，KEGG）的473个人类全长开放阅读框（ORFs），然后利用酵母双杂交技术对这些ORF进行了检测，从而构建了一个基于Y2H的PPI蛋白质互作网络图谱，其中包含了2626种相互作用，涉及到1126个人类蛋白。通过重复检测，研究人员证实这个Y2H PPI蛋白质互作网络可帮助筛查出大约10-20%的蛋白质互作。
为了获得更广泛准确的分析数据，研究人员利用来自公共资源的PPI数据进一步对Y2H PPI蛋白质互作网络进行了扩展。基于朴素贝叶斯分类算法（naïve Bayesian classifier.）研究人员将来自10组实验数据的蛋白质相互作用与Y2H PPI图谱数据进行综合分析后成功构建出了第一个定向人类蛋白质相互作用 (HPPI2)网络图谱，其中涵盖了6339个蛋白，32,706种相互作用。
在接下来的研究中，科研人员利用HPPI2数据结合从一项大规模质谱鉴定蛋白质组学研究中获得时间分辨（time-resolved）蛋白质磷酸化作用数据对现代生物学中被研究得最为深入的表皮生长因子（EGF）——细胞外信号调节激酶（ERK ）传导通路进行了分析，从而揭示出了这一信号通路中28个核心组成元件与定向的直接相关蛋白及间接蛋白之间的动态信号传送网络结构，并从中推测出了18个新的EGF/ERK信号调控因子。在进一步的哺乳动物细胞实验中研究人员再次验证了这些结果。
新研究为科学家们提供了重要的蛋白定向相互作用数据，推动更深入地了解细胞内信号传导及相关疾病机制。
Independently Evolved Virulence Effectors Converge onto Hubs in a Plant Immune System Network
来自北卡罗来纳州大学教堂山分校（University of north carolina at chapel hill），哈佛医学院的研究人员进行了首次针对植物的蛋白相互作用系统分析，获得了第一个植物系统蛋白相互作用图谱（Plant Interactome），这对于分析了解植物蛋白相互关系具有重要的意义。这一研究成果公布在Science杂志上。
文章的通讯作者包括Jeffery L. Dangl教授等多人，其中来自北卡罗来纳大学的Dangl教授是著名的生物学家，曾在植物对疾病产生应答的信号过程，以及基因分析研究方面获得重要成果。2007年当选为美国国家科学院院士。
这项研究是“拟南芥蛋白互作组图谱联盟”的一项最新成果——“拟南芥蛋白互作组图谱联盟”是由20多个国立和国际实验室组成的，致力于了解植物蛋白相互关联的项目，历时4年，由美国国家科学基金会National Science Foundation 资助800万美元。
研究人员首先分析获得了上万个开放阅读框（ORF），然后利用酵母双杂交技术对这些ORF进行检测，结果在40万次蛋白分析实验中，共发现了6250个蛋白互作样本，其中有2774种蛋白参与。这些蛋白互作样本在拟南芥完整蛋白作用谱中仅占大约2%，这主要是由于分析实验仅覆盖拟南芥完整蛋白的三分之一，而且由于灵敏度的原因，许多较弱的蛋白相互作为无法检测到。这也就是说未来也许还会有更全面的蛋白作用图谱。
不过利用首个植物蛋白互作图谱，研究人员可以将整理分类这些互作蛋白，从而可以用于揭示协同作用蛋白的系统网络。研究人员发现1900对互作蛋白可能是原始基因拷贝扩增的产物，而拟南芥基因组数据表明植物基因的随机拷贝数比动物的多，这些基因拷贝使得植物具有适应环境变化的
遗传多样性。
研究人员还利用先进的测序技术，演算出了单一基因拷贝扩增事件的时间跨度，并比较了基因拷贝扩增和结合蛋白成分的变化，这将有助于科学家们估算进化过程中这些蛋白的功能如何联系在一起。
这些研究数据为科学家们提供了蛋白互作的双重数据，这些数据，以及将来的蛋白互作组图谱将组成一个信息库，利用这些信息，研究人员将可以获得具有更高的抗旱性、抗病性的农业物，以及更有营养，对人类更有益的新型农产品。
（生物通：何嫱）
作者：
2011-9-16