細(xì)胞膜不僅是維持細(xì)胞穩(wěn)定的重要屏障，也是營(yíng)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(yíng)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(lái)說(shuō)特定蛋白的相互作用可以促進(jìn)一種營(yíng)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(duì)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(hào)蛋白通過(guò)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，F(xiàn)rommer的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(guò)數(shù)百萬(wàn)次測(cè)試，鑒定了一萬(wàn)多個(gè)膜蛋白和信號(hào)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(lái)新的啟示。
    細(xì)胞膜中的蛋白一直是比較困難的研究對(duì)象，到目前為止人們只鑒定了少數(shù)跨膜蛋白的信號(hào)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(guò)類似的技術(shù)，研究細(xì)胞膜中的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。不過(guò)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(cè)過(guò)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(guò)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(hào)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(shuō)。“對(duì)于植物研究來(lái)說(shuō)，人們可以在此基礎(chǔ)上尋找提高作物產(chǎn)量的新方法。”