Nature研究成果:大型致癌病毒-人类相互作用图谱

由美国达纳法癌症研究所科学家们领导的一个研究小组利用一种系统整合渠道对由四种功能相关,但生物学上各异的DNA肿瘤病毒家族成员编码的单个基因产物诱导的全基因组范围宿主相互作用组(interactome)及转录组网络干扰状况进行了调查。相关论文发表在7月18日的《自然》(Nature)杂志上。

新兴的外显子组和完整基因组测序工作鉴别出了大量与癌症易感体质相关的生殖系变异,并记录了数以千计的体细胞基因组变异。癌症相关的基因组变异目录需要功能性信息来注释它们在肿瘤形成中的作用。鉴于这些基因组方法揭示了庞大数量的癌症相关基因组变异,鉴别出特异的致癌基因仍是一个挑战。由美国达纳法癌症研究所科学家们领导的一个研究小组利用一种系统整合渠道对由四种功能相关,但生物学上各异的DNA肿瘤病毒家族成员编码的单个基因产物诱导的全基因组范围宿主相互作用组(interactome)及转录组网络干扰状况进行了调查。相关论文发表在7月18日的《自然》(Nature)杂志上。
二元相互作用组网络为了绘制病毒与宿主蛋白之间全基因组范围的二元物理相互作用图谱,研究人员采用了一种严格施行的酵母双杂交(Y2H)系统,对123个病毒ORFs与约13,000个人类ORFs进行了筛查,由此获得的病毒-宿主二元相互作用组涉及了53种病毒蛋白与307种人类靶蛋白之间454种验证二元相互作用。
共复杂相互作用网络
为了绘制病毒蛋白与宿主蛋白组之间全基因组范围共复杂关联,研究人员在质谱法(TAP-MS)之后采用了一种串联亲和纯化方案。为了进行TAP-MS,研究人员生成了每种病毒ORF与串联表位标记融合的的表达载体,然后将每种表达载体导入到IMR90正常人类二倍体纤维母细胞中。两个独立的TAP-MS实验交集生成了3,787个可重复绘制的病毒-宿主共复杂关联,涉及了54种病毒蛋白和1,079个明确确定宿主基因产物。转录组图谱
为了在全基因组范围内鉴定病毒诱导的转录干扰的特征,研究人员对TAP标记的病毒ORF表达IMR90细胞性进行了微阵列分析,对显著宿主基因表达改变进行了评分。为了确定这套病毒蛋白之间共同的宿主转录干扰模式,采用基于模型的聚簇分析构建了最常见混乱宿主基因簇,鉴别出了31个由5个以上基因组成的基因簇。

将这三个全基因组病毒干扰数据集整合到一起指出了多种癌症中的偏差信号通路。一个特异的例子就是Notch信号通路,在基因组渠道中测试的所有4种病毒组编码生成的多个病毒蛋白均显著靶向了这一信号通路。异常的Notch信号在人类癌症中或是发挥致癌作用或是发挥抑癌作用,因此研究人员揭示的病毒对Notch信号的干扰突显了Notch信号有可能在疾病中出错的假说。采用实验追踪其中一种假说,研究人员累积了证据支持暂时的观察结果表明发病机制中存在Notch信号一个组成元件MAML1的突变。
现在所有通过这一渠道累积的数据集组全部开放供大众获取。