PROPER-seq: технология для масштабного картирования сетей взаимодействия белков

Белки взаимодействуют друг с другом, образуя сложные сети белок-белковых взаимодействий (ББВ), которые лежат в основе множества клеточных функций. Однако экспериментальное определение таких сетей требует огромных ресурсов и времени.

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали технологию PROPER-seq (protein-protein interaction sequencing), которая позволяет картировать сеть ББВ для тысяч белков в одном эксперименте за несколько недель, без необходимости в специализированных ресурсах, таких как антитела или готовые библиотеки генов.

Как работает PROPER-seq?

Технология состоит из трёх ключевых компонентов:

  1. SMART-display — метод присоединения уникального ДНК-штрихкода к каждому белку.
  2. INLISE (Incubation, ligation and sequencing) — метод секвенирования пар ДНК-штрихкодов, связанных с двумя взаимодействующими белками.
  3. PROPERseqTools — программный пакет со статистическими инструментами для идентификации ББВ из данных секвенирования ДНК.

Результаты и валидация

Применив PROPER-seq к клеткам эмбриональной почки человека, T-лимфоцитам и эндотелиальным клеткам, исследователи идентифицировали 210 518 ББВ с участием 8 635 белков. Эти данные доступны в публичной базе данных (genemo.ucsd.edu/proper).

Валидация показала, что более 1300 и 2400 ББВ из набора PROPER v1.0 подтверждаются предыдущими экспериментами по ко-иммунопреципитации и аффинной очистке с масс-спектрометрией соответственно.

Экспериментально были подтверждены четыре ранее не описанных в литературе ББВ с участием белка PARP1 (критического для репарации ДНК и являющегося мишенью для терапии рака). Это указывает на новые функциональные связи PARP1 с транспортом молекул в ядро и регуляцией транскрипции генов.

Значение и перспективы

  • Набор PROPER v1.0 перекрывается с более чем 17 000 вычислительно предсказанных, но не проверенных экспериментально ББВ, что подтверждает точность структурных компьютерных моделей.
  • Обнаружено перекрытие со ста парами синтетически летальных генов, что указывает на связь между физическими (ББВ) и генетическими взаимодействиями.
  • PROPER-seq позволит исследователям эффективно скринировать тысячи пар белков и выявлять интересующие ББВ.
  • Накопление данных от разных лабораторий поможет расширить референсные карты ББВ и выявить клеточно-специфичные взаимодействия.

Исследование опубликовано в журнале Molecular Cell 3 августа.