Cell：高通量成像平台揭示突变对蛋白质定位的影响

该团队开发了一个高通量成像平台来评估近3500个突变对蛋白质位置的影响。他们发现，大约六分之一的致病突变导致蛋白质在细胞中错误的位置结束。这项研究的共同主要作者，也是多伦多大学唐纳利细胞和生物分子研究中心的博士后Jessica Lacoste说：“基因测序技术的进步使研究人员能够识别出数千种导致疾病的蛋白质突变。我们现在能够在临床中识别患者的这些突变，但我们不知道它们对细胞过程的影响。这项研究旨在帮助弥合这一知识鸿沟。”

这项研究最近发表在《Cell》杂志上。

基因突变可以通过几种方式影响细胞中产生的蛋白质。例如，它们可以通过削弱它们的折叠能力、改变它们与其他蛋白质的相互作用或破坏它们向细胞不同区域的运动来降低它们的整体稳定性。虽然前两种影响已经得到了相当充分的研究，但对第三种影响的了解却少得多。提高我们对突变对蛋白质定位影响的理解对于阐明这种功能障碍在广泛的人类疾病中的关键作用至关重要。

研究小组使用了一种强大的显微镜，以及计算分析，以填补空白，在他们的视觉分析，比较突变蛋白和正常蛋白的细胞旅程。通过这些方法，他们了解到定位错误发生的频率比之前认为的要高得多。

研究人员预计，蛋白质之所以处于错误的位置，是因为它们与其他蛋白质的相互作用被破坏，或者通常会引导它们到达正确位置的运输信号被破坏。他们惊讶地发现，蛋白质错位的主要驱动因素实际上是蛋白质稳定性的破坏和它们整合膜的能力的丧失。

“我们已经创建了第一个大规模的地图，以可视化突变对细胞内蛋白质定位的影响，”该研究的联合首席研究员、多纳利中心和多伦多大学Temerty医学院的分子遗传学教授Mikko Taipale说。“没有人在这样的规模上研究过致病性错义突变的影响，我们已经追踪了蛋白质向不同细胞器的运动。我们观察到的错误定位模式有助于解释由某些突变引起的疾病严重程度，并提高我们对研究较少的突变的理解。”

虽然人们对蛋白质错定位的理解程度与蛋白质稳定性的普遍丧失或与其他蛋白质相互作用的改变不同，但它几乎经常发生。与囊性纤维化最常见的突变导致受影响的蛋白质最终停留在细胞的内质网，而不是移动到细胞表面的正确位置。促进适当贩运突变蛋白的药物疗法目前正用于临床，以解决这一问题并改善患者的症状。

“我们已经把我们的蛋白质错误定位数据库作为一个综合资源，可以被其他研究人员使用，以扩大我们对遗传变异对人类疾病影响的集体知识，”该研究的联合首席研究员、布罗德研究所成像平台的高级主任Anne Carpenter说。“这些数据的一个特别有用的应用将是识别可以帮助突变蛋白正确定位以治疗罕见疾病的化合物。”