人類(lèi)不同組織的細胞雖共享相同基因組，但其功能差異顯著(zhù)，這背后與蛋白質(zhì)間的協(xié)作模式密切相關(guān)。最近，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究團隊在《Nature Biotechnology》期刊發(fā)表最新成果，首次繪制了涵蓋11種人體組織的蛋白質(zhì)協(xié)作圖譜，揭示了蛋白質(zhì)相互作用的組織特異性規律。

研究通過(guò)分析7811份蛋白質(zhì)組樣本，發(fā)現超過(guò)25%的蛋白質(zhì)關(guān)聯(lián)具有組織專(zhuān)一性，其中大腦突觸區域的特異性互動(dòng)尤為突出。這一發(fā)現填補了蛋白質(zhì)相互作用在組織層面研究的空白，為理解細胞功能差異提供了全新視角。

從數據海洋中捕捉“特異性信號”

研究團隊利用生物信息學(xué)方法，系統量化了不同組織中蛋白質(zhì)的共表達模式。結果顯示，穩定蛋白質(zhì)復合物（如核糖體）的相互作用在多種組織中普遍存在，而細胞類(lèi)型特異性結構（如突觸、肝臟代謝區室）則驅動(dòng)了組織間差異。例如，大腦中突觸相關(guān)蛋白質(zhì)的協(xié)作網(wǎng)絡(luò )高度復雜，且與神經(jīng)功能緊密相關(guān)。

圖片信息：（AI 生成的圖片）這張圖片顯示了一個(gè)人和他的器官。用黑線(xiàn)連接的黃點(diǎn)代表蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò )。

通過(guò)實(shí)驗驗證（如共分餾技術(shù)、AlphaFold2建模），團隊進(jìn)一步確認了這些特異性關(guān)聯(lián)的可靠性。此外，研究構建了精神分裂癥相關(guān)基因的腦部互動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，證明該圖譜可優(yōu)先篩選與腦部疾病相關(guān)的候選基因。

從基礎科學(xué)到精準應用的橋梁

這一圖譜的誕生不僅深化了對生命復雜性的認知，更在多個(gè)應用場(chǎng)景展現潛力。首先，為疾病機制研究提供“路線(xiàn)圖”。通過(guò)識別組織特異性蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò )，科學(xué)家能更精準定位與特定器官功能障礙相關(guān)的基因，例如腦部疾病或代謝異常。其次，推動(dòng)藥物研發(fā)的“精準化”。

傳統藥物常因廣譜作用引發(fā)副作用，而基于組織特異性靶點(diǎn)的設計可提升藥物選擇性，減少非目標影響。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院教授Pedro Beltrao指出：“明確蛋白質(zhì)的協(xié)作邊界，將幫助我們在分子層面區分肝細胞與神經(jīng)細胞的功能差異，從而開(kāi)發(fā)更安全的干預策略。”

從圖譜到解決方案

研究團隊計劃將圖譜擴展至更多組織類(lèi)型，并結合單細胞技術(shù)提升分辨率。隨著(zhù)數據積累，這一資源有望成為個(gè)性化醫療的重要工具，例如為患者定制基于特定組織異常的療法。Beltrao強調：“下一步是探索如何利用這些關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò )預測疾病風(fēng)險，并指導新型生物標志物的發(fā)現。”

期刊：Nature Biotechnology

DOI：10.1038/s41587-025-02659-z