異種間タンパク質インタラクトームマッピングからストレス応答経路の種特異的な配線が明らかになる

Sci. Signal., 21 May 2013
Vol. 6, Issue 276, p. ra38
[DOI: 10.1126/scisignal.2003350]

Jishnu Das^1,2*, Tommy V. Vo^2,3*, Xiaomu Wei^2,4, Joseph C. Mellor⁵, Virginia Tong², Andrew G. Degatano², Xiujuan Wang^1,2, Lihua Wang², Nicolas A. Cordero², Nathan Kruer-Zerhusen^2,3, Akihisa Matsuyama^6,7, Jeffrey A. Pleiss³, Steven M. Lipkin⁴, Minoru Yoshida^6,7,8, Frederick P. Roth^{5,9,10,11,12,13}, and Haiyuan Yu^1,2†

¹ Department of Biological Statistics and Computational Biology, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA.
² Weill Institute for Cell and Molecular Biology, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA.
³ Department of Molecular Biology and Genetics, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA.
⁴ Department of Medicine, Weill Cornell College of Medicine, New York, NY 10021, USA.
⁵ Donnelly Centre, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3E1, Canada.
⁶ Chemical Genetics Laboratory, RIKEN Advanced Science Institute, Wako, Saitama 351-0198, Japan.
⁷ CREST Research Project, JST, Kawaguchi, Saitama 332-0012, Japan.
⁸ Department of Biotechnology, Graduate School of Agriculture and Life Sciences, University of Tokyo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8657, Japan.
⁹ Departments of Molecular Genetics and Computer Science, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3E1, Canada.
¹⁰ Center for Cancer Systems Biology, Dana-Farber Cancer Institute, Boston, MA 02115, USA.
¹¹ Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA.
¹² Samuel Lunenfeld Research Institute, Mt. Sinai Hospital, Toronto, Ontario M5G 1X5, Canada.
¹³ Genetic Networks Program, Canadian Institute for Advanced Research, Toronto, Ontario M5G 1Z8, Canada.

^* These authors contributed equally to this work.

† Corresponding author. E-mail: haiyuan.yu@cornell.edu

要約：分裂酵母（Schizosaccharomyces pombe）は、出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）よりも、後生動物様の特徴を多く有するが、出芽酵母と同様に遺伝学が容易である。われわれは、検証された大規模双方向性のタンパク質間インタラクトームネットワーク"StressNet"を提示する。これは、分裂酵母においてストレス応答およびシグナル伝達経路の一部として分類されている相互作用タンパク質の、ハイスループット酵母ツーハイブリッドスクリーニングに基づく。我々は、StressNetおよび出芽酵母のオルソロガスタンパク質のタンパク質インタラクトームネットワークを用いて、系統的な異種間のインタラクトームマッピングを行った。異種間比較ネットワーク研究により、分裂酵素マイトジェン活性化プロテインキナーゼSty1経路のこれまで同定されなかった構成要素（Snr1）が検出された。免疫共沈降試験から、Snr1はSty1と相互作用し、snr1欠損は分裂酵母細胞のストレスに対する感受性を亢進させることが示された。StressNetと出芽酵母のオルソロガスタンパク質のインタラクトームネットワークを比較すると、これらのストレス応答とシグナル伝達に関わるタンパク質の相互作用の大部分は、種間で保存されていないが、"再配線（rewired）"されていることが示された。つまり、オルソロガスタンパク質は両種で異なる結合パートナーを有していた。特に、異なる機能モジュールのタンパク質を結び付ける一過性の相互作用は、保存されているよりも再配線されている可能性が高かった。酵母ツーハイブリッドアッセイを用いて、一方の酵母種のタンパク質と他方の酵母種の対応する結合パートナーの間の相互作用を直接検討したところ、"保存されている"と伝統的に考えられていた相互作用の約半分が、新しい機能を供給する可能性のある、変化した相互作用インターフェースを形成していることが明らかになった。

J. Das, T. V. Vo, X. Wei, J. C. Mellor, V. Tong, A. G. Degatano, X. Wang, L. Wang, N. A. Cordero, N. Kruer-Zerhusen, A. Matsuyama, J. A. Pleiss, S. M. Lipkin, M. Yoshida, F. P. Roth, H. Yu, Cross-Species Protein Interactome Mapping Reveals Species-Specific Wiring of Stress Response Pathways. Sci. Signal. 6, ra38 (2013).