MIDAS捕获的隐藏代谢物-蛋白质相互作用

由犹他大学医学院领导的一个由46人组成的研究小组报告了一种创新的新方法，可以分析来自人类碳水化合物代谢的33种酶，并识别830种蛋白质-代谢物相互作用，包括已知的调节剂、底物和产物，以及以前未报告的相互作用。

研究人员在《科学》杂志上发表的一篇论文中记录了他们的发现以及他们用于研究代谢物-蛋白质相互作用组的新方法。

在每个活细胞内，蛋白质和小分子(代谢物)共同作用以保持细胞功能。代谢物-蛋白质相互作用组是指代谢物和蛋白质之间复杂的相互作用网络。

这种相互作用组调节许多重要过程并维持细胞稳态，但仍然是生物学的一个未被充分研究的方面。最近的技术进步逐渐揭示了蛋白质-代谢物相互作用组的复杂性，尽管通常是通过观察蛋白质与代谢物的一般比例和浓度，而不是直接相互作用。

直接相互作用难以检测的原因之一是蛋白质-代谢物相互作用通常亲和力较低——它们不能很好地粘在一起，无法通过旨在揭示它们的实验室过程。因此，研究人员提出了一个更好的过程——质谱法与平衡透析相结合，用于系统地发现变构(MIDAS)。然后他们让MIDAS开始工作，寻找代谢物与蛋白质的相互作用。

研究人员使用了一个包含401种化合物的库，这些化合物代表了人类代谢组中相当大一部分水溶性、化学稳定和可商购的成分。通过测量实验开始和结束之间的数量变化，研究人员可以确定蛋白质代谢物相互作用和这些相互作用的结合亲和力。

作者写道，“纯化的蛋白质通过允许代谢物扩散但不允许蛋白质扩散的半透析膜从定义的代谢物库中分离出来。孵育后，系统达到相对平衡，使得游离代谢物的浓度在蛋白质和代谢物室。

“然而，与蛋白质相互作用的那些代谢物的总浓度在蛋白质室中相对于代谢物室更高或更低，这取决于结合亲和力和相互作用模式。然后蛋白质变性并从蛋白质室中去除，并且来自两个腔室的所有代谢物的相对丰度通过高通量流动注射分析-质谱法进行量化。”

使用具有充分表征的代谢物相互作用物的蛋白质进行了试验以进行验证。在初步研究中，已知的代谢物相互作用物是最常检测到的，从而验证了该方法。还发现了三个以前未记录的绑定事件，具有有趣的含义。它可能无意中发现了多胺合成的反馈调节器，这种情况发生在某些癌症中——当试点验证研究对癌症研究感兴趣的机械观察时，这是一个不错的开始。

该团队随后将MIDAS部署到碳水化合物代谢酶中，并确认了先前已知的底物、产物和调节剂相互作用。MIDAS还发现了许多以前隐藏在不同代谢途径中的相互作用。因此，根据研究人员的说法，“MIDAS可作为识别、理解和利用以前未知的蛋白质-代谢物相互作用组代谢调节模式的渠道。”