蛋白–蛋白互作网络解析与策略

在细胞这个精密的分子工厂中，蛋白质并不是单打独斗的孤勇者。它们通过相互作用（Protein–Protein Interactions, PPIs），协同执行几乎所有生物过程——从信号转导、代谢调控，到细胞周期控制、免疫应答。深入解析蛋白–蛋白互作网络，不仅有助于我们理解生命活动的系统性和复杂性，更为疾病机制研究、药物靶点发现和精准医疗提供了强有力的支持。

 

一、什么是蛋白–蛋白互作网络？

蛋白–蛋白互作网络（Protein–Protein Interaction Network, PPIN）是一种图结构的系统生物学模型，其节点代表蛋白质，边代表它们之间的相互作用关系。通过构建PPI网络，科学家可以识别关键调控蛋白、通路核心节点（hub proteins）、功能模块，甚至预测潜在的致病机制。

蛋白互作可分为：

 

• 直接互作（Direct Binding）：两个蛋白物理接触并形成复合物。
• 间接互作（Functional Association）：通过调控、修饰等机制发挥协同功能。

 

构建和解析PPI网络的核心在于两个方面：互作信息的获取 与 网络的功能注释与可视化分析。

 

二、蛋白–蛋白互作信息的获取：实验方法与计算预测策略

1、实验方法

（1）酵母双杂交（Yeast Two-Hybrid, Y2H）

 

• 原理：将两种待测蛋白分别融合到DNA结合域和激活域上，若两蛋白互作，可激活报告基因表达。
• 优势：高通量、直接验证。
• 局限：易产生假阳性，难以检测膜蛋白或多肽复合物。

 

 

• 原理：用抗体富集目标蛋白及其结合蛋白，再用质谱进行鉴定。
• 优势：生理条件下检测稳定互作。
• 局限：对瞬时弱互作不敏感，依赖高质量抗体。

 

 

• 将目标蛋白标记后纯化，并用高分辨质谱识别共纯化蛋白。
• 是目前研究内源性蛋白互作的主流方法，可用于复合体组装、相互作用动态监测等研究。

 

 

• 用化学交联剂固定蛋白间接触位点，结合质谱分析交联肽段。
• 可提供互作蛋白之间空间约束信息，实现构象层面的互作解析。

 

2、计算预测方法

在实验方法成本高、通量受限的背景下，计算方法为PPI网络的拓展提供了强有力支撑：

（1）基于同源性比对（Interolog Mapping）

 

• 若两个蛋白在多个物种中互作，可推测其在其他物种中也可能互作。

 

（2）基于结构域分析（Domain–Domain Interaction）

 

• 蛋白质结构域的已知互作信息可用于推断蛋白之间的互作可能性。

 

（3）基于机器学习的预测

 

• 融合序列特征、表达谱、功能注释、GO词等多种数据，构建预测模型。
• 近年来，AlphaFold-Multimer等结构预测工具的出现，也为PPI预测开辟了新路径。

 

三、蛋白–蛋白互作网络的分析策略

构建PPI网络后，如何提取有价值的生物学信息，是数据解析的关键。常用分析策略包括：

1、网络拓扑分析

 

• Degree：连接边数，用于识别hub蛋白。
• Betweenness Centrality：路径中转次数，揭示信息流关键节点。
• Clustering Coefficient：模块紧密度，识别功能蛋白簇。

 

2、模块识别与功能富集

 

• 应用算法（如MCODE、ClusterONE）提取网络子模块，再结合GO/KEGG注释，推测其生物功能。

 

3、动态PPI网络构建

 

• 考虑时间、组织、疾病状态等变量，构建条件特异性的PPI网络，揭示动态调控机制。

 

四、蛋白互作网络的科研与转化价值

PPI网络不仅是基础研究的利器，更在疾病机制解析和药物开发中发挥着核心作用：

1、疾病相关蛋白识别

 

• 通过识别与已知致病蛋白互作的邻近节点，发现潜在调控因子。
• 如在肿瘤研究中，PPI网络可揭示驱动突变的下游通路。

 

2、药物靶点发现

 

• Hub蛋白往往是维持网络稳定的关键节点，是潜在药物靶点。
• 可用于筛选蛋白-蛋白互作抑制剂（PPI inhibitors），如阻断Mdm2–p53互作的小分子药物研究。

 

3、多组学整合分析

 

• 蛋白互作网络可与转录组、代谢组、磷酸化组数据整合，进行系统层面建模与干预模拟。

 

五、百泰派克生物科技：蛋白互作研究的可靠伙伴

在蛋白–蛋白互作研究领域，实验设计的精准性、质谱平台的灵敏度以及数据分析能力是决定结果质量的关键。百泰派克生物科技依托高通量Orbitrap质谱平台与成熟的免疫富集及亲和纯化体系，构建了覆盖AP-MS、Co-IP、交联质谱、标签富集等多种PPI研究方案，广泛服务于信号通路解析、疾病靶点筛选与生物标志物发现等方向。

我们的数据分析团队具备PPI网络构建、模块识别、可视化呈现等全流程能力，支持多组学联合建模与个性化定制。

无论您处于探索性研究还是新药研发阶段，百泰派克生物科技都能为您的项目提供高质量、可重复的蛋白互作解决方案。

 

蛋白–蛋白互作网络，是理解生命活动的核心图谱。借助多样化的实验策略与计算方法，我们正逐步揭示隐藏在蛋白“社交网络”中的生物学规律。未来，随着质谱技术和AI结构预测工具的飞速发展，PPI网络的解析将更为高效、精细与智能化。在这条探索之路上，百泰派克生物科技愿与科研工作者携手同行，用高质量的技术服务支持每一次科学发现。

 

 

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百泰派克生物科技特色项目

 

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

 

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

 

 

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

 

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

 

 

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

 

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

 

 

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

 

 

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

 

 

百泰派克生物科技七大检测平台

 

 

 

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

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6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!