“一网打尽”---迄今最全的与磷酸酶相互作用的蛋白谱图

景杰编者按：

蛋白质可逆磷酸化是非常重要的信号转导途径，其异常通常会导致疾病甚至癌症。目前对磷酸化的激酶研究很多，但是对其去磷酸化作用的磷酸酶了解不多，尤其是和磷酸酶相互作用的蛋白知之甚少。最近，芬兰赫尔辛基大学Markku Varjosalo教授公布迄今最全的人类磷酸酶互作互作图谱，这一研究发表在著名学术期刊Cell Syste。同时他们发现了一些磷酸酶互作模式的变化和癌症相关，为癌症研究提供新思路。景杰生物作为全球蛋白质及翻译后修饰的领跑者，可以为您提供从前期筛选到后期验证的完整蛋白质组和翻译后修饰组学解决方案，为您的科研助一臂之力。

关键词： 磷酸酶、AP-MS、互作图谱、affinity purification-mass spectrometry

蛋白质磷酸化状态的异常和癌症在内的多种疾病密切相关，而磷酸化可逆修饰受磷酸激酶和磷酸酶的调节。当前针对磷酸激酶的研究已经比较充分，而相比之下磷酸酶的调节和作用机制则不甚明确。最近，来自芬兰赫尔辛基大学的团队利用定量亲和蛋白质组(quantitative affinity proteomics)的技术鉴定了和54个主要的磷酸酶相互作用的蛋白，发现这些磷酸酶的互作蛋白状态与癌症相关（图1）。

图1 利用亲和质谱解析人类磷酸酶间相互作用及其动态变化

人类的磷酸化酶可以分为PPPs、PPMs和PTPs三个大类，共有约120种。作者选择了其中具有代表性的54种有催化活性的磷酸酶和12种调节亚基进行研究。首先，作者构建了能表达融合有SH（链霉素和血球凝集素）标签的这些蛋白的载体，将其导入293T细胞系中进行诱导性的表达。为了证明这些蛋白能够表达在正确的亚细胞定位中，作者对这些蛋白的表达进行了免疫荧光的检测，确保这些蛋白的表达区域符合已有报道。然后，作者将这些蛋白逐个进行链霉素亲和纯化，然后进行质谱检测，进而分析这些磷酸酶的互作蛋白。（图2）。

图2 人类蛋白质磷酸酶及本文的分析流程图

作者经过严格的统计方法排除了非特异性结合蛋白等的干扰后，一共鉴定到了由480个蛋白组成的838个相互作用。接下来，作者将这些数据与已知的蛋白互作数据库PINA 2.0进行了比较，发现其中207个（25%）的互作是已报道的，而631个（75%）互作是未报道的。多数已知的相互作用位于此前研究较多的PPP家族，尤其是其中的PP1和PP2A。同时，作者发现三个不同大类的磷酸酶的平均互作蛋白数目有所差异，PTPs类型平均有7.6个相互作用，PPMs类型平均有9.5个相互作用，而PPPs类型平均有多达38个相互作用（图3）。

图3 人类蛋白质磷酸酶互作情况总览

作者接下来针对研究最充分的PPA和PP2A型磷酸酶进行了进一步的分析。因为已知这两个家族磷酸酶的功能非常依赖与其互作蛋白和复合体的行程，作者推测其抑制剂岗田酸（OA）能够破坏其正常的相互作用状态。作者的实验结果表明的确使用OA处理这些细胞系后，PP1和PP2A家族磷酸酶的互作蛋白发生了不少改变，然而其最核心的互作模式仍然是相对稳定的。

因为已知磷酸化信号通路与癌症密切相关，作者将这些互作蛋白的数据与癌症相关的蛋白进行了关联分析。发现很多磷酸酶与已知的癌症相关蛋白有明显的相互作用，其中作者特别针对PTN3进行了相关的功能验证，PTN3的在其PDZ domain区域的突变能够影响其互作蛋白情况和对肿瘤增殖的作用（图4）。

图4磷酸酶的蛋白质互作情况与癌症密切相关

这篇文章通过全面分析人类磷酸酶的蛋白质互作情况，为后续的功能和疾病相关研究提供了重要的参考资料，同时表明基于质谱的蛋白质组技术在当今生物学和医学研究中正发挥着越来越重要的作用。