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疾病始于细胞层面。在诸如癌症或感染等更大的疾病在全身扩散之前，异常蛋白质通常会在垂死的细胞中造成破坏。了解这些蛋白质以及它们如何相互作用的努力是基础生物医学研究的核心，但进展缓慢。
“要了解细胞的内部运作是非常困难的，”多伦多大学的生物物理学家Frederick Roth说。
为了加速进展，像罗斯这样的科学家多年来一直在研究人类相互作用组——人类中每种蛋白质相互作用的完整图谱。上周，罗斯和他的团队在《细胞》杂志上发表了一篇论文，详细介绍了迄今为止最全面的蛋白质图谱之一。它涵盖了蛋白质对之间14,000个相互作用，可能有助于科学家识别一些与癌症有关的基因。
罗斯说：“我们发现癌蛋白会粘在一起，并且倾向于相互作用。“这很有用。我们可以说，这里有一个我们不太了解的蛋白质，但它的一些伙伴是癌蛋白，所以我们也许应该更仔细地研究它。”
人类细胞手册
识别蛋白质相互作用可以帮助研究人员了解细胞如何在分子水平上运作。罗斯用一个比喻来形容一位技工，他有一份汽车零件清单，但不知道它们是如何相互连接的。“这使我们从一个没有特定顺序的零件清单草稿，变成了一个零件对的清单，”罗斯说。“现在我们可以开始了解它们是如何组合在一起的。”
罗斯估计，新图谱捕获了人类细胞中所有蛋白质相互作用的5%到10%。这听起来可能不多，但人类相互作用组的上次重大进展几乎是在十年前，当时罗斯发布了他的第一个仅有约3,000种蛋白质相互作用的图谱。
这个新的图谱花费了很长时间才完成，但罗斯说，事实证明这是值得等待的。“我们已经朝着人类细胞手册迈出了一大步，”他说。
蛋白质配对
罗斯和他的团队使用一种称为酵母双杂交测定的方法来识别蛋白质相互作用（这是一个关于其工作原理的酷炫视频）。为了测试两种人类蛋白质是否相互作用，研究人员将两种蛋白质嵌入单个酵母细胞中。每种蛋白质都包含一个基本激活开关的一半。只有当人类蛋白质配对，将开关的两半连接在一起时，酵母才能存活。
“面包酵母不仅非常适合制作面包、葡萄酒和啤酒，”罗斯说。“你也可以用它来读出哪些人类蛋白质对粘在一起。”
酵母测定不是追踪蛋白质相互作用的唯一方法。Nevan Krogan，加利福尼亚大学旧金山分校的细胞和分子药理学教授，他没有参与这项研究，他正在对相互作用组采取他称之为更具生物化学相关性的方法。
Krogan和他的团队在不同的蛋白质上贴上亲和标签，以便他们可以纯化这些蛋白质，然后用质谱仪分析它们。他的方法较少强调单个蛋白质之间的相互作用，而是侧重于蛋白质组如何与其他蛋白质复合物相互作用，“这样你就可以识别细胞中存在的分子机器，”Krogan说。
Krogan和罗斯的方法各有优缺点，但Krogan认为，通过结合每种方法的结果，可以获得很多收益。“我们的两种方法非常互补，”他说。“我认为[罗斯的]数据与其他类型的信息结合使用时会变得特别强大。”
癌症的关联
罗斯的新相互作用组图谱对癌症研究有一些直接的应用。如上所述，科学家们长期以来一直怀疑癌蛋白倾向于粘在一起。罗斯的研究不仅证实了这一点，而且还引导研究人员关注可能因与已知癌蛋白关联而有罪的蛋白质。
例如，研究表明，基因MAPK1IP1L与小鼠肿瘤形成有关，但尚未对其进行广泛研究，并且其产生的蛋白质目前在人类中不被认为是癌蛋白。罗斯的研究发现，MAPK1IP1L与至少三种已知的癌蛋白相互作用。这并不一定意味着MAPK1IP1L是癌症基因，但它确实为未来的研究提供了一条途径。罗斯说，至少，“它可能值得仔细研究。”
Krogan同意组装人类相互作用组可能具有广泛的影响。“这种类型的信息对于真正理解突变如何导致疾病状态至关重要，”他说。“这项研究以及类似的研究朝着这个特定方向迈出了重要一步。”