新的“组学”——测量分子的相互作用
科学现在有一个新的“组学”——一个interactomics,处理蛋白质和小分子之间的相互作用。此前专注于基因组学和蛋白质组学、系统生物学家现在可以添加protein-metabolite interactomics混合。基因组学涉及的系统分析生物体的基因,而蛋白质组学涉及整个组蛋白在生物单元。
与protein-metabolite interactomics, Paola Picotti为首的分子系统生物学教授苏黎世联邦理工学院,已经增加了另一层到现有的“组学”。研究人员最近发表在《细胞》杂志上的一项研究中,在系统地分析和量化所有蛋白质的相互作用与代谢物(小分子代谢)首次整个蛋白质组水平,建立它们之间的关系。
不同的切削网站
研究人员表明许多蛋白质和酶在大肠杆菌细菌细胞与代谢物。这样做,他们使用的方法称为有限的蛋白水解作用(唇),结合质谱分析。
研究人员细胞提取液,含有蛋白质、细菌细胞。然后添加一个代谢物每个样本,并允许它与蛋白质的相互作用。最后,他们把蛋白切成小块(肽)使用“分子剪刀”。总体而言,研究人员测试了20个不同的代谢产物及其与蛋白质相互作用的。
当蛋白质与代谢物,无论是落定在蛋白质的活性部位或附加到另一个网站,蛋白质结构改变。“分子剪刀”然后把它在不同站点从原始结构,导致一组不同的肽。
使用质谱计,研究人员测量了所有的片段出现在样品和获得的数据输入计算机重建结构差异和变化,以及在蛋白质这些都是局部的。
数以百计的新发现的交互
了解protein-metabolite interactome(蛋白质和代谢物之间的相互作用和分子(信号)属于他们的网络),以前非常有限而知道之间的交互是什么之间的不同的蛋白质或蛋白质和DNA或RNA。这项研究现在已经大幅增加这方面的知识。
使用这种方法与大肠杆菌Picotti和她的团队发现了大约1650个不同protein-metabolite交互,其中1400多是未知的。成千上万的结合位点的蛋白质代谢产物也可以附加曝光。“尽管大肠杆菌的代谢和相关分子已经众所周知,我们成功地发现了许多新的交互和相应的结合位点,“Picotti说。这证明了方法的巨大潜力:“我们用这项技术产生的数据将有助于确定新的监管机制,不为人知的酶和新细胞中的代谢反应。”
结构变化调节活动
在他们的研究中,研究人员还表明小分子代谢更喜欢结合(因此调节)蛋白质的浓度随着时间的推移或多或少是常数。这表明蛋白质绑定的代谢物和蛋白质浓度的变化是两个互补的途径的细胞调节蛋白质的活动。
蛋白质可以激活或灭活相对较快的结构性变化由代谢物。“这种结构性变化更快能够逆转,”Picotti解释道。从细胞的角度来看,这往往是有道理的,因为使用途径包括浓度的变化意味着细胞必须拆除或重建蛋白质,它花费更多的时间,精力和资源。
Picotti和她的同事也已经能够证明许多酶比之前认为的更挑剔:他们显然可以绑定到化学改变不同的代谢物。直到现在,人们认为酶主要是针对一些非常相似的分子。
一个新的方法来测试药物
制药行业非常感兴趣的新方法,它可以用来测试药物与细胞蛋白质之间的相互作用和识别目标的药物。研究人员可以研究蛋白质和哪些网站这个药物结合,它如何改变其结构,从而影响他们的活动。这将促进和加速测试和开发新药物。
Picotti已经获得专利的方法。乙分拆Biognosys独家许可证持有人,现在使用的方法来测试各种代表药物的制药公司。
这篇文章被转载材料所提供的苏黎世联邦理工学院。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。
参考
Ilaria广场,卡尔·Kochanowski瓦伦蒂娜意大利水饺,托拜厄斯元首,努尔,乌维·绍尔,Paola Picotti。Protein-Metabolite交互地图揭示了化学沟通的原则。细胞,2018;172 (2):358 DOI: 10.1016 / j.cell.2017.12.006。
