Abstract Human protein networks have been widely explored but most binding affinities remain unknown, hindering quantitative interactome-function studies. Yet interactomes rely on minimal interacting fragments displaying quantifiable affinities. Here we measured the affinities of 65,000 interactions involving PDZ domains and their target PDZ-binding motifs (PBM) within a human interactome region particularly relevant for viral infection and cancer. We calculate interactomic distances, identify hot spots for viral interference, generate binding profiles and specificity logos, and explain selected cases by crystallographic studies. Mass spectrometry experiments on cell extracts and literature surveys show that quantitative fragmentomics effectively complement protein interactomics by providing affinities and completeness of coverage, putting a full human interactome affinity survey within realistic reach. Finally, we show that interactome hijacking by the viral PBM of human papillomavirus (HPV) E6 oncoprotein deeply impacts the host cell proteome way beyond immediate E6 binders, illustrating the complex system-wide relationship between interactome and function.

Abstract Truncation of the protein-protein interaction SH3 domain of the membrane remodeling Bridging Integrator 1 (BIN1, Amphiphysin 2) protein leads to centronuclear myopathy. Here, we assessed the impact of a set of naturally observed, previously uncharacterized BIN1 SH3 domain variants using conventional in vitro and cell-based assays monitoring the BIN1 interaction with dynamin 2 (DNM2) and identified potentially harmful ones that can be also tentatively connected to neuromuscular disorders. However, SH3 domains are typically promiscuous and it is expected that other, so-far unknown partners of BIN1 exist besides DNM2, that also participate in the development of centronuclear myopathy. In order to shed light on these other relevant interaction partners and to get a holistic picture of the pathomechanism behind BIN1 SH3 domain variants, we used affinity interactomics. We identified hundreds of new BIN1 interaction partners proteome-wide, among which many appear to participate in cell division, suggesting a critical role of BIN1 in the regulation of mitosis. Finally, we show that the identified BIN1 mutations indeed cause proteome-wide affinity perturbation, signifying the importance of employing unbiased affinity interactomic approaches.

Evaluation of weight loss drugs is usually performed in diet-induced obese mice housed at ∼22°C. This is a cold stress that increases energy expenditure by ∼35% compared to thermoneutrality (∼30°C), which may overestimate drug-induced weight loss. We investigated five anti-obesity mechanisms that have been in clinical development, comparing weight loss in mice housed at 22°C vs. 30°C. Glucagon-like peptide-1 (GLP-1), human fibroblast growth factor 21 (hFGF21), and melanocortin-4 receptor (MC4R) agonist induced similar weight losses. Peptide YY elicited greater vehicle-subtracted weight loss at 30°C (7.2% vs. 1.4%), whereas growth differentiation factor 15 (GDF15) was more effective at 22°C (13% vs. 6%). Independent of ambient temperature, GLP-1 and hFGF21 prevented the reduction in metabolic rate caused by weight loss. There was no simple rule for a better prediction of human drug efficacy based on ambient temperature, but since humans live at thermoneutrality, drug testing using mice should include experiments near thermoneutrality.