蛋白質(zhì)復(fù)合體是細(xì)胞中非常重要的大分子裝置，如何描述蛋白質(zhì)復(fù)合體各種組分之間相互作用關(guān)系一直都是科學(xué)家們想要解決的難點(diǎn)問題之一。系統(tǒng)性地解析多蛋白復(fù)合物對(duì)于了解其在細(xì)胞內(nèi)的功能非常關(guān)鍵。2019年7月15日，來自多倫多大學(xué)的Gary D. Bader與波士頓大學(xué)的Andrew Emili研究組合作在Nature Methods雜志上發(fā)表長(zhǎng)文EPIC: software toolkit for elution profile-based inference of protein complexes，搭建了通過色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（Chromatographic fractionation–mass spectrometry,CF–MS)的方式解析蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)的軟件包，并且免費(fèi)向所有人開放使用（https://hub./r/baderlab/bio-epic/）。親和純化質(zhì)譜分析（Affinity purification–mass spectrometry，AP-MS）是鑒定蛋白質(zhì)復(fù)合物廣泛使用的有力工具之一【1】。但是親和純化質(zhì)譜分析的問題是很難大規(guī)模地分析蛋白質(zhì)復(fù)合物中組分的相互作用關(guān)系，另外也很難用于非模式生物之中。而色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析方式對(duì)于大規(guī)模分析大分子更加適用【2,3】。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的方法是從細(xì)胞提取混合物（例如組織裂解物）將穩(wěn)定結(jié)合的蛋白復(fù)合物根據(jù)其生物物理特性共純化。圖1 EPIC中色譜-質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程
根據(jù)EPIC檢測(cè)蛋白-蛋白相互作用并建立相互作用網(wǎng)絡(luò)的步驟最基本的是基于色譜-質(zhì)譜聯(lián)用在非變形條件下對(duì)天然大分子混合物的廣泛實(shí)驗(yàn)分離。離子交換高效液相色譜在解析復(fù)合物成分等方面非常有效（圖1）。為了提高實(shí)驗(yàn)效率可以添加非離子型洗滌劑以溶解疏水性絡(luò)合物，使用化學(xué)交聯(lián)劑可以用于提高不穩(wěn)定成分的穩(wěn)定性。色譜-質(zhì)譜的實(shí)驗(yàn)主要包括三個(gè)步驟：生物化學(xué)分餾、質(zhì)譜分析以及最后得到的蛋白質(zhì)表達(dá)譜分析（圖1）。而使用EPIC自動(dòng)分析來自色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)得的數(shù)據(jù)主要通過以下三個(gè)步驟：（1）使用相關(guān)性分析計(jì)算共洗脫蛋白質(zhì)圖譜相似性；（2）使用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中實(shí)驗(yàn)以及功能性證據(jù)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)，并對(duì)復(fù)合體中蛋白-蛋白相互作用進(jìn)行計(jì)算；（3）對(duì)可能的蛋白質(zhì)復(fù)合物進(jìn)行預(yù)測(cè)、分類以及標(biāo)準(zhǔn)化（圖2）。根據(jù)已有的多個(gè)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫對(duì)EPIC進(jìn)行優(yōu)化之后，考慮到“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，作者們將在線蟲中獲得的16組共洗脫得到的蛋白質(zhì)圖譜導(dǎo)入到EPIC，EPIC成功預(yù)測(cè)了3855個(gè)線蟲蛋白質(zhì)（約占線蟲蛋白質(zhì)組的25%）中16,098組高度可信的蛋白質(zhì)相互作用（圖3）。并且其中13,547組蛋白質(zhì)相互作用是完全新穎的相互作用關(guān)系。為以后研究全蛋白質(zhì)組中的相互作用提供了新穎的方法和角度。圖3 EPIC分析線蟲蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)
目前我們對(duì)于細(xì)胞和組織中的蛋白質(zhì)相互作用了解的范圍還極小極有限，對(duì)于非模式動(dòng)物更是知之甚少。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用是解決這一問題的理想實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可以用于任何來源的生物樣品。但是色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析方式所得到的數(shù)據(jù)復(fù)雜且難以處理。因此，Bader與Emili研究組開發(fā)的EPIC軟件對(duì)于不同生物來源的天然大分子組裝的分析有極大的促進(jìn)作用，操作界面簡(jiǎn)單并且易于在不同的系統(tǒng)中使用，同時(shí)該軟件也是開源的，讓軟件能夠與大家的實(shí)驗(yàn)共同進(jìn)步。好的研究真正重要的是技術(shù)共享、知識(shí)共享，而不是固步自封、抱緊自己的一畝三分地。越來越多的科學(xué)家正將最新的研究成果發(fā)表在預(yù)刊印網(wǎng)站供大家開放討論，將實(shí)驗(yàn)操作視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)供大家參考，將技術(shù)涉及的詳細(xì)代碼與大家分享。永遠(yuǎn)對(duì)熱烈的思想碰撞、積極的知識(shí)分享、不分國(guó)界與地界的全開放的科研環(huán)境抱有憧憬，相信科學(xué)研究的前途每一天都會(huì)變得更好。https:///10.1038/s41592-019-0461-41. Rigaut, G. et al. A generic protein purificationmethod for protein complex characterization and proteome exploration. Nature biotechnology 17, 1030-1032, doi:10.1038/13732(1999).2. Havugimana,P. C. et al. A census of humansoluble protein complexes. Cell 150, 1068-1081,doi:10.1016/j.cell.2012.08.011 (2012).3. Wan,C. et al. Panorama of ancientmetazoan macromolecular complexes. Nature525, 339-344,doi:10.1038/nature14877(2015)
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