蛋白互作研究方法在水稻中的應(yīng)用及主要互作數(shù)據(jù)庫匯總

陳麗娟　劉西西　羅金金　陳明花　匡瑜　田志宏　張健

摘要：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的方法，有利提高科研效率。綜述了多種研究蛋白質(zhì)相互作用的方法，分析了各類方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及在水稻中的研究應(yīng)用，歸納整理了現(xiàn)有的大型蛋白互作數(shù)據(jù)庫。

關(guān)鍵詞：水稻；蛋白質(zhì)的相互作用；互作方法；互作數(shù)據(jù)庫

中圖分類號(hào)：Q753? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2097-2172（2023）01-0082-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.01.019

Application of Protein Interaction Research Methods in Rice Genetic Engineering and Summary of Large Interaction Network Database

CHEN Lijuan 1， LIU Xixi 2， LUO Jinjin 2， 3， CHEN Minghua 3， KUANG Yu 3， TIAN Zhihong 1， ZHANG Jian 2， 3

（1. College of Life Science， Yangtze University， Jingzhou Hubei 434025， China; 2. China National Rice Research Institute，

Hangzhou Zhejiang 311400， China; 3. State Key Laboratory of Rice Biology， Hangzhou Zhejiang 311400， China;

4. Bureau of Agriculture and Rural Affairs of Liling， Zhuzhou Hunan 412205， China）

Abstract： Studying the interaction between proteins is very important for rice genetic improvement， disease resistance and yield increase， and improving rice quality. This paper introduces a variety of methods for studying protein-protein interaction， analyzes the advantages and disadvantages of various methods， as well as their research and application in rice. The existing large protein interaction database was summarized for reference by researchers.

Key words： Rice; Protein-protein interaction; Interaction method; Interaction database

蛋白質(zhì)是各種基本功能的主要完成者，蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（protein-protein interaction）幾乎參與所有細(xì)胞生命活動(dòng)的進(jìn)程，從分子層面研究細(xì)胞均離不開對(duì)互作蛋白的鑒定和功能解析。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的承擔(dān)者，大部分蛋白質(zhì)主要通過相互作用或形成蛋白復(fù)合物來行使功能。水稻作為重要的模式生物，通過檢測(cè)蛋白質(zhì)之間的相互作用來探索其生長發(fā)育分子機(jī)制，以改善水稻品質(zhì)。隨著蛋白組學(xué)的發(fā)展，蛋白互作技術(shù)日新月異，了解檢測(cè)各種蛋白互作技術(shù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的方法，能大大提高科研效率。

1? ?蛋白質(zhì)相互作用的研究方法及其在水稻中的應(yīng)用

在水稻中篩選蛋白質(zhì)互作的試驗(yàn)方法眾多，主要可以分為兩個(gè)大類，即活體內(nèi)試驗(yàn)（in vivo）和生物活體外試驗(yàn)（in vitro）［1? ］。

1.1? ?活體內(nèi)試驗(yàn)

體內(nèi)試驗(yàn)?zāi)苷鎸?shí)地反應(yīng)生物體內(nèi)的蛋白互作情況，所以目前開發(fā)的方法多為體內(nèi)試驗(yàn)，主要包括酵母雙雜交、分裂泛素系統(tǒng)、細(xì)菌雙雜交、雙分子熒光互補(bǔ)、免疫共沉淀、鄰近標(biāo)記、表面等離子共振技術(shù)、噬菌體展示技術(shù)、熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)等方法。

1.1.1? ? 酵母雙雜交（Yeast two hybrid， Y2H）? ? 酵母雙雜交信號(hào)檢測(cè)在酵母細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行，在一定程度上代表了體內(nèi)真實(shí)的蛋白互作，因此Y2H是目前識(shí)別和研究蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用的最簡(jiǎn)便、最快速、最經(jīng)濟(jì)和最直接的方法之一。在篩選蛋白質(zhì)互作時(shí)，只需轉(zhuǎn)入酵母菌株，無須蛋白抽提、純化等復(fù)雜步驟，方便快捷。但Y2H技術(shù)也存在一定局限，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)本身已經(jīng)具有轉(zhuǎn)錄活性，不需要與另外的蛋白結(jié)合就能激活下游的效應(yīng)基因表達(dá)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)假陽性。在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，想要證實(shí)酵母雙雜交篩選到的互作是否可靠，往往還需要其他方法的驗(yàn)證結(jié)果作為補(bǔ)充證據(jù)。使用Y2H技術(shù)篩選蛋白質(zhì)互作組已經(jīng)在人類、小鼠、果蠅、秀麗隱桿線蟲、擬南芥、瘧原蟲、病毒、鷓鴣、非洲爪蟾等多個(gè)物種中得到了廣泛應(yīng)用［2 - 9 ］。如Liu等［10 ］利用Y2H技術(shù)對(duì)水稻中10個(gè)SAPKs（應(yīng)激活化蛋白激酶）和9個(gè)bZIP轉(zhuǎn)錄因子（受脫落酸ABA信號(hào)誘導(dǎo)）進(jìn)行了蛋白互作組分析，最終鑒定到14個(gè)陽性互作，為ABA調(diào)控水稻的機(jī)制提供了新的思路。

1.1.2? ? 分裂泛素系統(tǒng)（Split-ubiquitin system， Split- Ub）? ? 傳統(tǒng)的Y2H技術(shù)在研究膜蛋白的相互作用存在局限性，于是以Y2H為基礎(chǔ)的衍生系統(tǒng)-分裂泛素系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。Split-Ub系統(tǒng)對(duì)泛素進(jìn)行了截?cái)啵虼吮环Q為分裂泛素系統(tǒng)。傳統(tǒng)的Y2H要求誘餌蛋白能穩(wěn)定地表達(dá)為融合蛋白，所檢測(cè)的融合蛋白要轉(zhuǎn)運(yùn)于親水性的核基質(zhì)中，而對(duì)于細(xì)胞質(zhì)蛋白和細(xì)胞膜蛋白，一旦離開特定的疏水環(huán)境，其結(jié)構(gòu)會(huì)變得極不穩(wěn)定，正常結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定會(huì)阻礙與其他蛋白質(zhì)的相互作用，Split-Ub系統(tǒng)則彌補(bǔ)了缺陷，被廣泛用于檢測(cè)膜蛋白之間的互作［11 ］。作為Y2H系統(tǒng)的衍生系統(tǒng)，此系統(tǒng)也有相似的局限性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也存在假陽性和假陰性。乙烯激素對(duì)水稻生長發(fā)育有多方面的調(diào)控作用，Ma等［12 ］利用分裂泛素膜蛋白等互作實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EIN2（乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)因子）與MHZ3（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)基糖化膜蛋白）存在蛋白互作，水稻突變體中，MHZ3減弱了乙烯誘導(dǎo)的OsEIN2積累，而過表達(dá)MHZ3則提高了OsEIN2蛋白的豐度，表明OsEIN2跨膜結(jié)構(gòu)域在水稻乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重要性。

1.1.3? ? 細(xì)菌雙雜交（Bacterial two-hybrid， B2H）? ? 細(xì)菌雙雜交是一種利用大腸桿菌研究蛋白互作的方法［13 ］，與Y2H系統(tǒng)相比，B2H系統(tǒng)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：使用的大腸桿菌生長周期短；質(zhì)粒轉(zhuǎn)化效率高，不易污染；適用范圍廣，可用于傳統(tǒng)酵母雙雜交不能運(yùn)用的范圍，如膜蛋白的相互作用等。但B2H系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)缺乏翻譯后修飾，會(huì)導(dǎo)致其部分功能缺失影響蛋白質(zhì)的相互作用。該系統(tǒng)與Y2H系統(tǒng)也存在相似的局限性，特異性不強(qiáng)、靈敏度不高、難以實(shí)現(xiàn)高通量、實(shí)驗(yàn)結(jié)果容易出現(xiàn)假陰性和假陽性。在水稻中，僅有的嘗試為武漢大學(xué)使用紅蓮型水稻雜種F1幼穗構(gòu)建了其細(xì)菌雙雜交文庫［14 ］，但使用B2H技術(shù)來驗(yàn)證水稻中的蛋白互作還未見報(bào)道。

1.1.4? ? 雙分子熒光互補(bǔ)（Bimolecular fluorescence complementation， BiFC）? ? BiFC技術(shù)的基本原理是選擇某些不保守的氨基酸位點(diǎn)，將熒光蛋白多肽鏈剪切成不能發(fā)熒光的N端和C端兩個(gè)多肽片段，這兩個(gè)蛋白片段在細(xì)胞內(nèi)共表達(dá)或者體外再次接近時(shí)不能自發(fā)組裝成完整的、具有活性的熒光蛋白［15 ］。BiFC技術(shù)能在活細(xì)胞中檢測(cè)到一些較弱的或瞬時(shí)的蛋白相互作用，且能夠通過共聚焦顯微鏡等儀器直觀看到熒光信號(hào)。但BiFC技術(shù)系統(tǒng)對(duì)溫度敏感，最佳溫度為30 ℃，在高溫條件下，片段之間不易互補(bǔ)形成完整的熒光蛋白，溫度越高越不利于片段之間的互補(bǔ)，嚴(yán)格的溫度控制對(duì)BiFC技術(shù)在正常生理?xiàng)l件下研究活體細(xì)胞的蛋白互作的應(yīng)用有一定限制。Chu等［16 ］通過BiFC等試驗(yàn)，鑒定了KLP（激酶樣蛋白）與LPA1（控制松散株型）在水稻細(xì)胞核中的相互作用；WCR1（負(fù)調(diào)控水稻堊白）和MT2b（金屬硫蛋白）的相互作用通過雙分子熒光互補(bǔ)（BiFC）等實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)，揭示了水稻株型與堊白的部分分子調(diào)控機(jī)制［17 ］。伴隨高新技術(shù)的發(fā)展，由傳統(tǒng)BiFC技術(shù)衍生出的多色熒光互補(bǔ)技術(shù)［18 ］，能夠可視化同一細(xì)胞中的多種蛋白質(zhì)相互作用，為研究植物復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)有用的新工具［19 ］。

1.1.5? ?免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation， Co-IP）

免疫共沉淀是利用抗原蛋白和抗體蛋白質(zhì)之間的特異結(jié)合，來檢測(cè)完整細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)之間的互作［20 ］。這種實(shí)驗(yàn)方法可保留蛋白最原始翻譯后修飾的狀態(tài)，避免了人為操作影響。但此技術(shù)有要求抗體特異、實(shí)驗(yàn)操作步驟繁雜和篩選到的互作蛋白可能為間接互作等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其不適用于高通量蛋白的相互作用篩選。在實(shí)驗(yàn)中洗脫混合物的過程可能包含一些非特異結(jié)合的蛋白，所以實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的互作蛋白往往需要其他實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行二次驗(yàn)證。前人在水稻中的研究發(fā)現(xiàn)，OsCBM1（麥芽糖素樣結(jié)構(gòu)域蛋白）可通過多種植物激素和非生物脅迫處理顯著刺激，Co-IP實(shí)驗(yàn)證明，OsCBM1與特異性鳥嘌呤核苷酸交換因子OsRacGEF1發(fā)生蛋白相互作用，并參與NADPH氧化酶介導(dǎo)的ROS酶產(chǎn)生，促進(jìn)了水稻的干旱耐受性［21 ］。

1.1.6? ? 鄰近標(biāo)記（Proximity labeling， PL）? ? PL技術(shù)是近年在生命科學(xué)領(lǐng)域新發(fā)展起來的技術(shù)，其原理是將一個(gè)具有鄰近標(biāo)記功能的酶與目標(biāo)蛋白融合，通過酶催化的共價(jià)修飾將鄰近的蛋白標(biāo)記上生物素，最后通過親和素磁珠富集生物素標(biāo)記蛋白進(jìn)行質(zhì)譜鑒定［22 ］。PL技術(shù)特別的地方在于鑒定蛋白互作時(shí)對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)無穩(wěn)定要求，檢測(cè)靈敏度也不依賴于蛋白互作的強(qiáng)度，因此能檢測(cè)一些傳統(tǒng)方法檢測(cè)不了的弱互作。相比Y2H系統(tǒng)篩選互作蛋白，臨近標(biāo)記技術(shù)無須構(gòu)建文庫，更方便快捷；能檢測(cè)Y2H系統(tǒng)檢測(cè)不了的膜蛋白互作。PL技術(shù)還能與其他技術(shù)交叉聯(lián)用，能在時(shí)空上動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)活細(xì)胞內(nèi)的蛋白互作。Lin等［23 ］利用PL技術(shù)在水稻原生質(zhì)體中建立了鄰近依賴性生物素鑒定系統(tǒng)；還使用該系統(tǒng)在水稻體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)與OsFD2（水稻營養(yǎng)生長相關(guān)蛋白質(zhì)）互作的蛋白。

1.1.7? ? 其他方法? ? 上述生物活體內(nèi)研究蛋白質(zhì)互作的方法都已在水稻中被普遍使用，除此之外，表面等離子共振技術(shù)（Surface plasmon resonance， SPR）、噬菌體展示技術(shù)（Phage display technology， PDT）、熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)（fluorescence resonance energy transfer， FRET）等高新技術(shù)檢測(cè)方法雖尚未應(yīng)用于水稻蛋白互作研究，但在其他生命科學(xué)領(lǐng)域早已有相關(guān)研究報(bào)道。

表面等離子共振技術(shù)只需少量樣品，且無須純化蛋白、標(biāo)記蛋白，就能在天然條件下實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)蛋白之間發(fā)生相互作用的過程，因此在醫(yī)療抗體—抗原分子相互作用的研究上比傳統(tǒng)驗(yàn)證互作的技術(shù)展現(xiàn)出了一定優(yōu)勢(shì)。等離子共振技術(shù)檢測(cè)互作目前在水稻中還未有報(bào)道，但在醫(yī)學(xué)抗體抗原上有重要應(yīng)用［24 ］。噬菌體展示技術(shù)可應(yīng)用于蛋白質(zhì)相互作用篩庫，史密斯因?yàn)榘l(fā)明了噬菌體展示技術(shù)在2018年獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)［25 ］。使用噬菌體展示技術(shù)能快速篩選結(jié)合蛋白的短肽，該技術(shù)對(duì)于藥物開發(fā)和抗體篩選極為重要［26 ］，第一個(gè)獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的PD-L1抗體（免疫療法抗腫瘤）就是使用噬菌體展示技術(shù)篩選得到的。同時(shí)通過該技術(shù)篩選到的抗體可以直接用于活細(xì)胞、活體組織，甚至體內(nèi)實(shí)驗(yàn)。由于該技術(shù)不涉及蛋白純化等過程，避免了蛋白質(zhì)變性的可能。熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)能夠在活細(xì)胞的正常生理?xiàng)l件下進(jìn)行檢測(cè)［27 ］，并具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)便和實(shí)驗(yàn)周期短的優(yōu)勢(shì)，在研究蛋白質(zhì)相互作用過程中得到了廣泛的應(yīng)用，但是在實(shí)驗(yàn)中需要給檢測(cè)蛋白加上標(biāo)記，并且對(duì)熒光光譜要求也較高，所以不適用于大批量檢測(cè)互作蛋白。

1.2? ?生物活體外試驗(yàn)

1.2.1? ? 融合蛋白沉降（Pull down）? ? ?融合蛋白沉降又稱體外蛋白質(zhì)結(jié)合，原理是用谷胱甘肽親和樹脂固化目標(biāo)蛋白標(biāo)簽的融合蛋白，當(dāng)混合溶液過柱時(shí)，目標(biāo)蛋白標(biāo)簽上的融合蛋白可以“捕捉”與其有相互作用的蛋白［28 ］。該方法運(yùn)用較為廣泛，與Y2H系統(tǒng)相比，特異性更強(qiáng)，能排除一部分的假陽性。但是也存在一定局限，不能模擬體內(nèi)蛋白的真實(shí)情況、需要純化蛋白等繁雜操作、不適用于大規(guī)模高通量篩選蛋白互作等。Lu等［29 ］發(fā)現(xiàn)敲除基因OsMFS1后，水稻的花粉和胚囊都在生殖階段流產(chǎn)，通過Pull down等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)OsMFS1可以與減數(shù)分裂同源配對(duì)蛋白OsHOP2發(fā)生蛋白相互作用，形成穩(wěn)定的復(fù)合物，由此證明OsMFS1在水稻花藥和胚囊的正常發(fā)育中發(fā)揮著重要作用。

1.2.2? ?親和純化結(jié)合SWATH（AP-SWATH）? ? 親和純化作為SWATH的衍生技術(shù)，能夠高特異性的準(zhǔn)確富集到靶蛋白的特異性相互作用蛋白，并實(shí)現(xiàn)復(fù)合蛋白質(zhì)的準(zhǔn)確鑒定和定量［30 ］。與傳統(tǒng)方法相比，AP-SWATHd的優(yōu)點(diǎn)在于能定量分析且靈敏度更高、通量更大、質(zhì)譜技術(shù)能一次性檢測(cè)2 000種蛋白、3次重復(fù)之間差異極小，重復(fù)性高。該技術(shù)在水稻中僅有的應(yīng)用僅有1例，Zhang等［31 ］使用AP-SWATH技術(shù)共定量了1 872個(gè)獨(dú)特的蛋白質(zhì)，根據(jù)萌發(fā)4個(gè)階段的羰基化強(qiáng)度，對(duì)主要參與維持活性氧水平、脫落酸和種子儲(chǔ)備的66個(gè)羰基化蛋白進(jìn)行了進(jìn)一步分析，揭示了種子萌發(fā)過程中羰基化蛋白的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

1.3? ?蛋白互作研究方法小結(jié)

各個(gè)方法與技術(shù)都有一些共性和差異性。例如，酵母雙雜交、分裂泛素系統(tǒng)和細(xì)菌雙雜交都是通過直接與靶蛋白互作的方式來驗(yàn)證蛋白是否互作，融合蛋白沉降、免疫共沉淀和串聯(lián)親和層析檢測(cè)到的可能是間接互作。酵母雙雜交、分裂泛素系統(tǒng)、細(xì)菌雙雜交、融合蛋白沉降主要是在體外驗(yàn)證蛋白質(zhì)互作并不能反應(yīng)生物體內(nèi)的真實(shí)情況，而免疫共沉淀、雙分子熒光互補(bǔ)則是在生理?xiàng)l件下反應(yīng)蛋白質(zhì)的互作。從目前來看，單個(gè)研究蛋白互作的方法都具有一定的局限性，例如使用酵母雙雜交技術(shù)時(shí)需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力地構(gòu)建cDNA文庫，且不適用于鑒定轉(zhuǎn)錄因子的互作蛋白；而免疫共沉淀技術(shù)只適用于檢測(cè)高親和力的互作蛋白，對(duì)于弱的或瞬時(shí)的相互作用分析效率較低等。總的來說，單一的研究方法并不能真實(shí)反映蛋白質(zhì)互作情況，需要多個(gè)研究方法和技術(shù)相結(jié)合才更具有說服力。

2? ?蛋白互作網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫（protein-protein interaction database）

隨著高通量時(shí)代的來臨，驗(yàn)證單個(gè)互作蛋白已經(jīng)不能滿足科研人員的需求，使用上述技術(shù)在家族、庫與庫之間篩選互作蛋白互作組構(gòu)建蛋白互作網(wǎng)絡(luò)逐漸成為趨勢(shì)。蛋白互作網(wǎng)絡(luò)是單個(gè)蛋白質(zhì)通過與其他蛋白彼此互作串聯(lián)組成的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參與生命活動(dòng)的多個(gè)環(huán)節(jié)，主要包括體內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控和正常機(jī)體代謝等；結(jié)構(gòu)化地分析蛋白質(zhì)之間的相互作用，深入蛋白質(zhì)在生物系統(tǒng)中的作用機(jī)制；了解疾病等特殊生理?xiàng)l件下生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與能量代謝的相互作用機(jī)制，這些研究對(duì)未來生物化學(xué)發(fā)展具有重要意義。通過蛋白互作研究方法構(gòu)建互作網(wǎng)絡(luò)搭建互作數(shù)據(jù)庫，借助于蛋白互作檢測(cè)和質(zhì)譜技術(shù)，迄今已有多種物種的蛋白互作組被鑒定，也常被用于兩個(gè)家族之間的互作研究，如Singh等［32 ］運(yùn)用互作技術(shù)在MAPKK-MAPK中篩到了20組互作數(shù)據(jù)。

蛋白互作組學(xué)在基因組、蛋白組等組學(xué)技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的基礎(chǔ)上，成為目前生物技術(shù)的研究方向和熱點(diǎn)，除實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證互作外，還可通過查詢數(shù)據(jù)庫來挖掘互作信息。前人通過生物信息技術(shù)整合數(shù)據(jù)構(gòu)建了部分蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)庫，但數(shù)據(jù)庫的相對(duì)數(shù)量還處于發(fā)展階段，且物種主要集中在模式生物——哺乳動(dòng)物以人類為代表，植物物種中以擬南芥為代表。數(shù)據(jù)庫中的互作組信息主要來自于已發(fā)表的期刊文獻(xiàn)，大多為零散的蛋白互作驗(yàn)證，極少數(shù)為大規(guī)模酵母雙雜交篩庫以及測(cè)序技術(shù)驗(yàn)證，互作數(shù)據(jù)通量不高。除了實(shí)驗(yàn)技術(shù)驗(yàn)證兩個(gè)蛋白之間是否發(fā)生互作，還可以根據(jù)家族、同源、結(jié)構(gòu)來進(jìn)行預(yù)測(cè)，查詢前人整理的蛋白互作數(shù)據(jù)庫，利用這些數(shù)據(jù)結(jié)合生物信息學(xué)技術(shù)可以預(yù)測(cè)水稻中部分蛋白之間的互作，此種方法互作數(shù)據(jù)通量高，速度快，但準(zhǔn)確性不高。蛋白互作數(shù)據(jù)庫中可以查詢到蛋白質(zhì)的來源物種、蛋白質(zhì)具體的序列與注釋、互作蛋白的數(shù)據(jù)來源（文獻(xiàn)報(bào)道或智能預(yù)測(cè)）、使用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)等。STRING作為全球最大的蛋白互作數(shù)據(jù)庫［33 ］，目前的最新版本中包含了14 094個(gè)生物體，67 592 464種蛋白，共20 052 394 042個(gè)相互作用的信息。該數(shù)據(jù)庫包含了從已發(fā)表的文獻(xiàn)中挖掘出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、從其他互作蛋白數(shù)據(jù)庫中提取的數(shù)據(jù)、基于生物信息學(xué)預(yù)測(cè)的互作數(shù)據(jù)3個(gè)部分。但STRING中數(shù)據(jù)大多來源于人機(jī)交互預(yù)測(cè)，互作信息的準(zhǔn)確性可能會(huì)大打折扣。除STRING數(shù)據(jù)庫外，還存在一些公共蛋白互作數(shù)據(jù)庫。我們歸納整理了庫容量可觀且能正常搜索使用的蛋白互作數(shù)據(jù)庫（表1），利用這些數(shù)據(jù)庫結(jié)合生信技術(shù)預(yù)測(cè)互作蛋白組，可以在一定程度上提高科研效率。

3? ?展望

在水稻生物學(xué)研究中，目前還尚未出現(xiàn)大型的水稻蛋白互作數(shù)據(jù)庫。但近年來，蛋白互作組學(xué)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于生命科學(xué)的其他多個(gè)領(lǐng)域，和多個(gè)學(xué)科之間產(chǎn)生交叉，相信在不遠(yuǎn)的將來，蛋白質(zhì)互作組學(xué)的研究可能會(huì)填補(bǔ)關(guān)于水稻互作組學(xué)數(shù)據(jù)庫的空白。在公共蛋白互作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，互作數(shù)據(jù)庫未來可能會(huì)朝向通量高、靈敏度高、準(zhǔn)確率高、可重復(fù)性高、物種范圍更廣的蛋白質(zhì)組學(xué)研究領(lǐng)域上發(fā)展。蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法結(jié)合基因組學(xué)、合成生物學(xué)、生物信息學(xué)等鄰近學(xué)科交叉，多種技術(shù)并存，齊頭并進(jìn)，共同發(fā)展，利用自己的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)局限，推動(dòng)更多高新技術(shù)的發(fā)展。多學(xué)科交叉互相發(fā)展為將來的蛋白質(zhì)組學(xué)提供了新的思路，并有望在水稻蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生更重大的發(fā)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］JANIN J， BONVIN A M.? Protein-protein interactions［J］.? Curr Opin Struct Biol， 2013， 23（6）： 859-861.

［2］ LUCK K， KIM D K， LAMBOURNE L， et al. A reference map of the human binary protein interactome［J］.? Nature， 2020， 580（7803）： 402-408.

［3］ SKINNIDER M A， SCOTT N E， PRUDOVA A， et al.? An atlas of protein-protein interactions across mouse tissues［J］.? Cell， 2021， 184（15）： 4073-4089.

［4］ GURUHARSHA K G， RUAL J F， ZHAI B， et al. A protein complex network of Drosophila melanogaster［J］.? ?Cell， 2011， 147（3）： 690-703.

［5］ KOTLYAR M， PASTRELLO C， SHEAHAN N， et al. Integrated interactions database： tissue-specific view of the human and model organism interactomes［J］.? Nucleic Acids Res， 2016， 44（1）： 536-541.

［6］ LV Q， LAN Y， SHI Y， et al. AtPID： a genome-scale resource for genotype-phenotype associations in Arabidopsis［J］. Nucleic Acids Res， 2017， 45（1）： 1060-1063.

［7］ RAMAPRASAD A， PAIN A， RAVASI T. Defining the protein interaction network of human malaria parasite Plasmodium falciparum［J］.? Genomics， 2012， 99（2）： 69-75.

［8］ CALDERONE A， LICATA L， CESARENI G. VirusMentha： a new resource for virus-host protein interactions［J］. Nucleic Acids Res， 2015， 43： 588-592.

［9］ALONSO-L？魷PEZ D， GUTI？魪RREZ M A， LOPES K P， et al. APID interactomes： providing proteome-based interactomes with controlled quality for multiple species and derived networks［J］.? ?Nucleic Acids Res， 2016， 44（1）： 529-535.

［10］ LIU X， LI Z， HOU Y， et al.? Protein interactomic analysis of SAPKs and ABA-inducible bZIPs revealed key roles of SAPK10 in rice flowering［J］. Int J Mol Sci， 2019， 20（6）： 1427.

［11］ASSECK L Y， WALLMEROTH N， GREFEN C. ER membrane protein interactions using the split-ubiquitin system（SUS）［J］.? Methods Mol Biol， 2018， 1691： 191-203.

［12］MA B， ZHOU Y， CHEN H， et al. Membrane protein MHZ3 stabilizes OsEIN2 in rice by interacting with its Nramp-like domain［J］.? Proc Natl Acad Sci U S A， 2018， 115（10）： 2520-2525.

［13］ KARIMOVA G， GAULIARD E， DAVI M， et al. Protein-protein interaction： bacterial two-hybrid［J］.? Methods Mol Biol， 2017， 1615： 159-176.

［14］王? ?坤，胡? ?駿，彭曉玨，等. 紅蓮型雜交水稻細(xì)菌雙雜交系統(tǒng)文庫的構(gòu)建［J］.? 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版），2009，55（3）：365-369.

［15］ MILLER K E， KIM Y， HUH W K， et al. Bimolecular fluorescence complementation（BiFC）? analysis： advances and recent applications for genome-wide interaction studies［J］.? J Mol Biol， 2015， 427（11）： 2039-2055.

［16］ CHU J， XU H， DONG H， et al. Loose Plant Architecture 1-interacting kinesin-like protein KLP promotes rice resistance to sheath blight disease［J］.? Rice（N Y）， 2021，

14（1）： 60.

［17］WU B， YUN P， ZHOU H， et al. Natural variation in WHITE-CORE RATE 1 regulates redox homeostasis in rice endosperm to affect grain quality［J］.? Plant Cell， 2022， 34（5）： 1912-1932.

［18］ JIA Y， BLEICHER F， REBOULET J， et al. Bimolecular fluorescence complementation（BiFC） and multiplexed imaging of protein-protein interactions in human living cells［J］.? Methods Mol Biol， 2021， 2350： 173-190.

［19］FUJII Y， YOSHIMURA A， KODAMA Y. A novel orange-colored bimolecular fluorescence complementation （BiFC） assay using monomeric Kusabira-Orange protein［J］.? Biotechniques， 2018， 64（4）： 153-161.

［20］ LIN J S，? LAI E M.? Protein-protein interactions： Co-immunoprecipitation［J］.? Methods Mol Biol， 2017， 1615： 211-219.

［21］ JING X Q， LI W Q， ZHOU M R， et al. Rice carbohydrate-binding malectin-like protein， OsCBM1， contributes to drought-stress tolerance by participating in NADPH oxidase-mediated ROS production［J］.? Rice （N Y）， 2021， 14（1）： 100.

［22］ QIN W， CHO K F， CAVANAGH P E， et al. Deciphering molecular interactions by proximity labeling［J］.? Nat Methods， 2021， 18（2）： 133-143.

［23］ LIN Q， ZHOU Z， LUO W， et al. Screening of proximal and interacting proteins in rice protoplasts by proximity-dependent biotinylation［J］.? Front Plant Sci， 2017， 8： 749.

［24］PUIU M， BALA C. SPR and SPR imaging： Recent trends in developing nanodevices for detection and real-time monitoring of biomolecular events［J］.? Sensors （Basel）， 2016， 16（6）： 870.

［25］ LEDSGAARD L， KILSTRUP M， KARATT-VELLATT A， et al. Basics of antibody phage display technology［J］.? ?Toxins （Basel）， 2018， 10（236）： 3-5.

［26］ SAW P E， SONG E W. Phage display screening of therapeutic peptide for cancer targeting and therapy［J］.? Protein Cell， 2019， 10（11）： 787-807.

［27］ BAJAR B T， WANG E S， ZHANG S， et al. A guide to fluorescent protein FRET pairs［J］.? Sensors（Basel）， 2016， 16（9）： 1488.

［28］ LOUCHE A， SALCEDO S P， BIGOT S.? Protein-protein interactions： pull-down assays［J］.? Methods Mol Biol， 2017， 1615： 247-255.

［29］ LU J， WANG C， WANG H， et al. OsMFS1/OsHOP2 complex participates in rice male and female development［J］.? Front Plant Sci， 2020， 11： 518.

［30］CARON E， RONCAGALLI R， HASE T， et al. Precise temporal profiling of signaling complexes in primary cells using SWATH mass spectrometry［J］.? Cell Rep， 2017， 18（13）： 3219-3226.

［31］ ZHANG H， HE D， YU J， et al. Analysis of dynamic protein carbonylation in rice embryo during germination through AP-SWATH［J］.? Proteomics， 2016， 16（6）： 989-1000.

［32］ SINGH R， JWA N S.? The rice MAPKK-MAPK interactome： the biological significance of MAPK components in hormone signal transduction［J］.? Plant Cell Reports， 2013， 32（6）： 923-931.

［33］ SZKLARCZYK D， GABLE A L， NASTOU K C， et al. The STRING database in 2021： customizable protein-protein networks， and functional characterization of user-uploaded gene/measurement sets［J］.? Nucleic Acids Res， 2021， 49（1）： 605-612.

收稿日期：2022 - 04 - 15；修訂日期：2022 - 11 - 25

基金項(xiàng)目：浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（LZ21C130001）。

作者簡(jiǎn)介：陳麗娟（1995 — ），女，云南曲靖人，碩士研究生在讀，研究方向?yàn)橹参锓肿由飳W(xué)與基因工程。Email：chenlijuan0723@163.com。

通信作者：張? ??。?979 — ），男，湖南寧遠(yuǎn)人，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樗旧承誀畹倪z傳基礎(chǔ)解析和育種利用。Email： zhangjian@caas.cn。