蛋白质相互作用在生物过程中扮演着非常重要得角色，对于细胞内的许多生物学功能至关重要。研究蛋白质互作对于揭示细胞内信号传递网络、发现新的生物过程和调控机制、理解疾病的分子机制以及药物研发等方面具有重要意义。因此，蛋白质互作的研究为药物领域的创新和个性化医疗的发展带来巨大的潜力。小编整理了基于药靶筛选的热门技术热蛋白质组学技术（TPP）和限制性酶切-质谱分析（LiP-MS）在蛋白互作图谱研究中的经典案例，一起来揭开蛋白互作之迷！
案例一
LiP-MS构建蛋白质-小分子互作图谱
代谢物与蛋白质之间的相互作用对维持细胞内稳态发挥着重要作用。然而人们对代谢物-蛋白质相互作用的认识要滞后于对蛋白质-蛋白质或蛋白质-DNA相互作用。瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员利用LiP-MS分析系统地识别天然状态下代谢物-蛋白质的相互作用，研究成果于2018年1月发表在Cell期刊上。利用该方法研究20种不同的代谢物与大肠杆菌蛋白的相互作用，共确定了7345个假定的结合位点，1678个代谢物-蛋白质的相互作用，其中1447个未被报道过，许多新的相互作用涉及有机酸和糖磷酸盐相关。该研究成果将有助于识别新的调节机制、未知的酶和细胞中的新的代谢反应。
图1：Lip-MS评估天然细胞环境中蛋白质与代谢物互作
文章标题：A Map of Protein-Metabolite Interactions Reveals Principles of Chemical Communication
发表杂志：Cell
影响因子：64.5
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案例二
TPP表征肠道细菌对治疗药物的生物积累
肠道菌群竟然是“小偷”，“偷吃”治疗药物从而导致药吃了病却没好。接下来通过德国欧洲分子生物学实验室的Kiran R. Patil团队于2021年9月在Nature发表的论文来一探究竟。研究人员利用点击化学、TPP以及代谢组学系统地研究了15种常见的人类靶向药物与25种人类肠道细菌的代表性菌株之间的相互作用。结果发现了70种细菌-药物相互作用，其中有29种相互作用是此前未曾报道过的。一半以上的新相互作用可归因于生物蓄积，也就是说细菌将药物储存在细胞内而不对其进行化学修饰，并且在大多数情况下不会影响细菌的生长。剩余的新相互作用则可能是生物转化作用。该研究可以帮助人们更好地了解药物有效性和副作用的个体差异并根据人们的微生物群组成来描述他们对药物的反应，实现药物治疗个性化。
图2：肠道细菌在不改变治疗药物的情况下积累药物
文章标题：Bioaccumulation of therapeutic drugs by human gut bacteria
发表杂志：Nature
影响因子：64.8
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案例三
TPP表征研究O-GlcNAc功能及互作蛋白
2022年3月，加拿大西蒙弗雷泽大学的David J. Vocadlo教授团队在JACS杂志发表通过利用TPP鉴定了依赖O-GlcNAc修饰的蛋白。本研究发现两个值得注意的点：一是许多蛋白质因为 O-GlcNAc 修饰热稳定性被破坏，二是被鉴定的大多数O-GlcNAc调节蛋白质尚未被O-GlcNAc化。这些结果表明，O-GlcNAc对热稳定性的一些影响可能是通过蛋白质-蛋白质相互作用的扰动产生的。作者将所有72种O-GlcNAc调节的蛋白质输入到STRING中构建蛋白质相互作用网络，揭示了34个高置信度的互作体，其中一些形成复合物。
图3：O-GlcNAc依赖的热稳定性蛋白质聚集成不同的蛋白质复合物
文章标题：Thermal proteome profiling reveals the O-GlcNAc-dependant meltome
发表杂志：Journal of The American Chemical Society
影响因子：15.0
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案例四
LiP-MS揭示钙网蛋白突变的影响
钙网蛋白(CALR)，是一种高度保守的内质网伴侣蛋白，帮助糖蛋白进行折叠。CALR突变是骨髓增殖性肿瘤 （MPNs） 中常见的疾病起始事件。2022年11月由瑞士苏黎世联邦理工学院利用LiP-MS揭示钙网蛋白突变影响其伴侣功能并干扰糖蛋白质组，这一成果发表在Cell Reports。对原代骨髓增生性肿瘤（MPNs）患者样本和CALR突变的细胞系进行LiP-MS，研究CALR突变对MPN中蛋白质结构和蛋白质水平的影响。结果显示纯合CALR突变和CALR缺失会干扰糖蛋白的完整性，这表明突变CALR伴侣蛋白（CALR-MUT）功能属性的缺失会导致糖蛋白成熟缺陷。
图4：钙网蛋白突变影响其伴侣功能并干扰糖蛋白质组
文章标题：Calreticulin mutations affect its chaperone function and perturb the glycoproteome
发表杂志：Cell Reports
影响因子：8.8
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案例五
TPP揭示ATP的调节作用
三磷酸腺苷（ATP）作为细胞能量来源，调节蛋白质磷酸化以及影响大分子组装，在细胞生物学中起着重要作用。来自欧洲分子生物学实验室研究团队使用质谱法在蛋白质组层面对ATP介导的蛋白质热稳定性和蛋白质溶解度的调节进行全局性的研究，该论文成果于2019年3月发表在Nature Communications。热蛋白质组分析揭示了ATP作为底物或变构调节剂影响蛋白质复合物的蛋白质-蛋白质相互作用，对蛋白质复合物及其稳定性具有广泛影响。
图5：ATP和GTP对蛋白质组热稳定性的影响
文章标题：Proteome-wide solubility and thermal stability profiling reveals distinct regulatory roles for ATP
发表杂志：Nature Communications
影响因子：16.6
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为什么要做蛋白互作分析？相信通过这些文献的学习我们心中已经有了自己的答案了~许多疾病的发生发展都和蛋白互作失调有联系，通过对蛋白相互作用研究更有助于发现新的机制和治疗策略。LiP-MS和TPP则是研究蛋白互作的热门科研利器。
青莲百奥解决方案
蛋白质相互作用研究为我们揭示了生命活动的基本规律，并为疾病治疗提供了新的途径。随着科学技术的不断进步，蛋白质相互作用研究将取得更多突破性成果，为人类健康事业带来更多福祉。跟踪蛋白性质变化进行挑选是一种新颖的非传统方式 ，用于研究蛋白质复合物相互作用 。青莲百奥提供无需进行化学修饰、适用于细胞裂物、活细胞、组织、细菌和真菌中进行蛋白/小分子-蛋白相互作用高通量筛选的限制性酶解-质谱分析技术（点击查看LiP-MS技术详解）和热蛋白质组学分析技术（点击查看TPP技术详解），欢迎大家前来咨询~
【参考文献】
[1]Piazza Ilaria,Kochanowski Karl,Cappelletti Valentina et al. A Map of Protein-Metabolite Interactions Reveals Principles of Chemical Communication.[J] .Cell, 2018, 172: 358-372.e23.
[2]Klünemann Martina,Andrejev Sergej,Blasche Sonja et al. Bioaccumulation of therapeutic drugs by human gut bacteria.[J] .Nature, 2021, 597: 533-538.
[3]King Dustin T,Serrano-Negrón Jesús E,Zhu Yanping et al. Thermal Proteome Profiling Reveals the O-GlcNAc-Dependent Meltome.[J] .J Am Chem Soc, 2022, 144: 3833-3842.
[4]Schürch Patrick M,Malinovska Liliana,Hleihil Mohammad et al. Calreticulin mutations affect its chaperone function and perturb the glycoproteome.[J] .Cell Rep, 2022, 41: 111689.
[5]Sridharan Sindhuja,Kurzawa Nils,Werner Thilo et al. Proteome-wide solubility and thermal stability profiling reveals distinct regulatory roles for ATP.[J] .Nat Commun, 2019, 10: 1155.
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