信号刺激下的膜蛋白复合物的动态精确解析

Protein-protein interactions constitute the molecular backbone of cell biology, where select proteins assemble into metastable complexes to form bioactive units. These complexes then dynamically associate with each other in context of larger networks to carry out diverse biological functions. The determination of membrane-bound protein complexes has remained a challenge in large part due to the difficulty in their low extraction and purification efficiency, as well as the low productivity of their antibody. In the previous study, we develop a list method for the study of protein-protein interaction. Using these method, we report that endogenous coregulator complexes exist in multi-subunit module，as well as depict a database of 3290 human endogenous protein complexes. In this project, we employ a cross-linking strategy to immuno-precipitate membrane protein-associated complexes, and analyze the associated proteins by quantitative mass spectrometry followed by bioinformatic analysis. Furthermore, we analyze the Wnt5a receptor complexes to elucidate the protein interactions and temporal flow of signaling pathway information in response to external Wnt5a treatment. The research project can describe the temporal dynamic process of Wnt5a receptor and membrane protein complex response to external Wnt5a stimulation, which is helpful for advance our understanding on how Wnt5a signaling pathway go awry in cancers and to develop innovative cancer therapies by identifying novel potential drug targets.

蛋白-蛋白相互作用（PPI）是构成细胞生物的分子基础，其中蛋白与蛋白组装成复合物以形成生物活性单元，在生命体内执行不同的生物功能。由于膜蛋白提取和纯化效率差，目前仍然缺乏研究动态的膜蛋白复合物的普适方法。前期的工作中，我们开发了一系列鉴定和分析蛋白相互作用的方法，实现了对内源性辅助调节因子复合物的模块划分，并创建了3290种内源性蛋白相互作用网络的数据库。本项目将在此基础上，综合运用化学交联、免疫亲和、定量蛋白质组技术和生物信息学分析策略，建立一套对信号诱导下的膜蛋白复合物实现快速分离和鉴定的新方法。并以Wnt5a通路为例展开研究，发现Wnt5a刺激下的膜蛋白受体及其复合物，并描述Wnt5a刺激下膜蛋白复合物的动态变化，揭示Wnt5a在癌症中的信号传递调控机制，发现潜在的药物靶标。

蛋白-蛋白相互作用（PPI）是构成细胞生物的分子基础，其中蛋白与蛋白组装成复合物以形成生物活性单元，在生命体内执行不同的生物功能。由于膜蛋白提取和纯化效率差，目前仍然缺乏研究动态的膜蛋白复合物的普适方法。在本项目中，我们综合运用化学交联、免疫亲和、定量蛋白质组技术和生物信息学分析策略，建立了一套对信号诱导下的膜蛋白复合物实现快速分离和鉴定的技术平台。首先以EGFR为例，我们共鉴定到140种EGFR相互作用蛋白，其中CBL,GRB2,SHC1, VAV2等10个蛋白负责构成EGFR核心蛋白质组，其它大部分蛋白参与内吞和细胞内的蛋白质转运过程，并呈现出显著的时序动态性。功能验证表明包含FYVE结构域的蛋白的缺失会改变EGFR在细胞内的分布。其次，我们以Wnt为例展开对膜蛋白复合物的研究，通过亲和富集分析和关联规则等生物信息学分析，我们发现Wnt5a的高相互作用受体FZD2，EPHA2,EGFR和ROR1，并且对细胞内EGFR敲低后，显著抑制了Wnt5a的活性，表明EGFR分子可能参与Wnt5a的信号通路。综上所述，利用IP-XL技术，无论是从受体还是从配体角度，都可以对膜蛋白复合物在不同的时间进程中进行定量表征，而且使我们能够跟踪受体在各种囊泡室的定位。这有助于发现信号通路关键的新调控蛋白，为今后的生物学功能研究提供一定的研究基础。