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Science展現(xiàn)細(xì)胞的通訊網(wǎng)

日期:2014-05-16 09:22:00

 

細(xì)胞膜不僅是維持細(xì)胞穩(wěn)定的重要屏障,也是營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的重要平臺(tái),同時(shí)它還介導(dǎo)著外部環(huán)境與細(xì)胞內(nèi)部的通訊。

 

細(xì)胞膜上存在著數(shù)以千計(jì)的蛋白,包括受體、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和酶,他們有選擇的控制著營養(yǎng)成分和信息的跨膜流動(dòng)。蛋白互作是這一系統(tǒng)的主要作用方式,舉例來說特定蛋白的相互作用可以促進(jìn)一種營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞,阻止細(xì)胞內(nèi)化合物累積到毒性水平,或者將外部環(huán)境的改變傳達(dá)到細(xì)胞內(nèi)部的控制中心。

 

然而,迄今為止人們對膜蛋白和細(xì)胞內(nèi)部蛋白之間的關(guān)系還了解得很少。現(xiàn)在,Carnegie科學(xué)研究所的Wolf Frommer領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)為人們?nèi)嬲故玖伺c膜蛋白有關(guān)的蛋白互作組,并將這一成果發(fā)表在本周的Science雜志上。

 

膜蛋白與信號蛋白通過互作進(jìn)行信息交流,這是機(jī)體內(nèi)活細(xì)胞通訊的基礎(chǔ)。為了進(jìn)一步了解這種跨膜的信息傳遞機(jī)制,Frommer的研究團(tuán)隊(duì)通過Split-ubiquitin膜蛋白酵母雙雜交系統(tǒng),在擬南芥中進(jìn)行了廣泛的蛋白質(zhì)互作篩選。擬南芥是植物生物學(xué)家常用的一種模式生物。

 

研究人員經(jīng)過數(shù)百萬次測試,鑒定了一萬多個(gè)膜蛋白和信號蛋白的互作,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了蛋白互作的網(wǎng)絡(luò)。這是首次在某種生物中完成膜蛋白相關(guān)的蛋白互作組,有望為植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)研究帶來新的啟示。

 

細(xì)胞膜中的蛋白一直是比較困難的研究對象,到目前為止人們只鑒定了少數(shù)跨膜蛋白的信號傳導(dǎo)路徑。在植物和人類基因組中,還存在數(shù)以千計(jì)功能不為人知的膜蛋白。

 

此前曾有研究通過類似的技術(shù),研究細(xì)胞膜中的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。不過Frommer等人的這項(xiàng)研究更為深入,他們獲得的互作組驗(yàn)證了一些已被預(yù)測過的蛋白互作,更展示了大量的新蛋白事件。事實(shí)上,整個(gè)互作組中超過99%都是此前未知的。

 

這項(xiàng)研究為人們提供了一種研究蛋白互作的新策略,不僅填補(bǔ)了一些重要信號傳導(dǎo)鏈中的空白,還展現(xiàn)了許多未知蛋白的功能。研究人員希望他們的成果,可以幫助人們鑒定信息傳遞中的重要蛋白互作,明確未知膜蛋白的潛在功能。

 

“我們的研究為發(fā)現(xiàn)新基因提供了重要的資源,這一成果不僅能夠用于植物研究,也能夠?yàn)閯?dòng)物研究提供幫助,”Frommer說。“對于植物研究來說,人們可以在此基礎(chǔ)上尋找提高作物產(chǎn)量的新方法。”

 


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