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蛋白质共同调节图将提供有关未表征的蛋白质功能的更好见解

科学家在《自然生物技术》杂志上报道(“ 人类蛋白质组的共调控图可以鉴定蛋白质功能 ”),他们已经绘制了人类蛋白质组的共调控图,该图能够捕获没有物理相互作用或相互作用的蛋白质之间的关系。共同定位。据研究人员称,这将有助于预测和表征未表征的人类蛋白质的功能。

人类蛋白质的许多功能仍然未知,但爱丁堡大学惠康细胞生物学中心和柏林工业大学生物技术研究所的研究人员已应用大规模定量蛋白质组学和机器学习技术来生产人类蛋白质组的蛋白质协变数据集。该数据集构成了共同调控图谱的基础,可用于预测未表征的人类蛋白质的潜在功能。

“为真核细胞中存在的大量蛋白质分配功能仍然具有挑战性。为了鉴定蛋白质之间的关系,从而启用蛋白质的功能注释,我们使用同位素标记质谱法确定了294种生物扰动后10,323种人类蛋白质的丰度变化。研究人员写道,我们应用了机器学习算法treeClust揭示了ProteomeHD共同调控的人类蛋白质之间的功能关联,ProteomeHD是我们自己的数据和蛋白质组学鉴定数据库的数据集。

“这产生了人类蛋白质组的共同调控图。共同调节能够捕获没有物理相互作用或共定位的蛋白质之间的关系。例如,过氧化物酶体膜蛋白PEX11β与线粒体呼吸因子的共同调节使我们发现了哺乳动物细胞中过氧化物酶体与线粒体之间的细胞器界面。我们还预测了用传统方法难以研究的微蛋白的功能。”

“在这项研究中,我们接受了其他实验室在过去几年中发布的数千个质谱实验,并以与原始作者的意图完全无关的方式重新利用了它们。我们使用了机器学习算法来挖掘大量的数据,并成功地将生物学功能赋予了数百种以前无法表征的蛋白质(基因),” Wellcome高级研究员,蛋白质组学教授Juri Rappsilber博士说。爱丁堡大学,图柏林的生物分析学教授和惠康细胞生物学信托中心的博士后研究员乔治·库斯塔斯彻(Georg Kustatscher)博士。

浏览该图揭示了出乎意料的共调节伙伴,即过氧化物酶体膜蛋白PEX11β与线粒体呼吸因子。与埃克塞特大学的迈克尔·施拉德(Michael Schrader)博士及其团队合作,鉴定了两个关键细胞器(线粒体和过氧化物酶体)之间的新型相互作用。

哺乳动物中的过氧化物酶体和线粒体紧密相连,并在脂肪酸分解和细胞能量平衡方面相互配合。使用活细胞成像,我们发现PEX11β介导了膜突起的形成,膜突起由过氧化物酶体发出并与线粒体相互作用。它们可能在两个细胞器之间的代谢合作和串扰中发挥作用,并可能在线粒体能量(ATP)生产过程中促进代谢物的转移。”

爱丁堡大学的科学家创建了共同调控图谱,以允许用户搜索感兴趣的蛋白质,并与任何共同调控伙伴一起显示其在共同调控图中的位置。他们说该图是交互式的并且可以缩放,从而可以轻松地探索查询蛋白的附近区域。它旨在支持研究人员探索多种尺度的共同监管数据,以验证现有假设或创建新假设。

随着蛋白质表达数据的不断增加,蛋白质共表达分析在基因功能注释方面具有巨大潜力。在“大数据”与生命科学越来越相关的时代,我们从该项目中学到的一个重要经验教训是:永远不要丢弃您的数据-它们可以重新利用,循环利用,并且有了合适的工具,这里有很多可从中提取的更多信息和知识,” Kustatscher指出。

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