Protein-protein interaksjoner

Protein-protein-interaksjoner refererer til assosiasjonen av proteiner og studiet av disse assosiasjonene fra perspektivene til biokjemi , signaltransduksjon og proteininteraksjonsnettverk. [ 1 ]

Interaksjoner mellom proteiner er viktige i mange biologiske prosesser. For eksempel medierer protein-protein-interaksjoner av signalmolekyler passasje av signaler fra utsiden inn i cellen. Denne prosessen, kalt "Signal Transduction", spiller en grunnleggende rolle i mange biologiske prosesser og sykdommer (f.eks . kreft ). Proteiner kan samhandle i lang tid for å danne en del av et proteinkompleks ; eller de kan transportere et annet protein (for eksempel fra cytoplasma til kjernen eller omvendt når det gjelder kjerneporeimportiner ) , eller de kan kort interagere med et annet protein for å modifisere det (for eksempel kan en proteinkinase fosforylere et protein objektiv). Denne proteinmodifikasjonen kan i seg selv endre proteininteraksjon. For eksempel binder noen proteiner med SH2-domener bare proteiner når de er fosforylert ved aminosyren tyrosin . Kort sagt, protein-protein-interaksjoner er av største betydning i praktisk talt alle prosesser i en levende celle. Informasjon om disse interaksjonene forbedrer vår forståelse av sykdommer og kan gi grunnlag for nye tilnærminger til terapeutiske behandlinger.

Å forstå hvordan proteiner og enzymer samhandler er et svært viktig forskningsområde innen biokjemi og cellebiologi. Basert på dette nye områder av spesialisert forskning på emnet har dukket opp, kommer studiet av interaktomet for å svare på spørsmålene som forskere stiller etter å ha studert genomer og proteomer . Med andre ord indikerer genomet de mulige proteinene som en bestemt organisme kan syntetisere, proteomet bestemmer proteinene som uttrykkes på et bestemt tidspunkt under etablerte forhold, og interaktomet bestemmer hvordan proteiner samhandler for å gi funksjonalitet og synkronisering av flere prosesser. den studerte cellen .

Arten av interaksjoner

Som i foldingen av proteiner , er kreftene som dominerer mellom underenhetene til alle proteinkomplekser hydrofobe interaksjoner , van der Waals-krefter , hydrogenbindinger og ioniske krefter mellom sidekjedene til aminosyrene som utgjør hvert protein.

Metoder for å undersøke protein-protein-interaksjoner

Fordi proteininteraksjoner er så viktige, finnes det en rekke metoder for å oppdage dem. [ 2 ] Hver av tilnærmingene har sine egne fordeler og ulemper, spesielt når det gjelder sensitiviteten og spesifisiteten til metoden. Høy sensitivitet betyr at mange av interaksjonene som faktisk oppstår oppdages av metoden, mens høy spesifisitet indikerer at de fleste interaksjonene som påvises faktisk skjer (få falske positive).

Noen metoder er:

• Samimmunutfelling : det regnes som den beste analysen for å oppdage protein-protein-interaksjoner, spesielt når det utføres med endogene proteiner (verken overuttrykt eller markert). Proteinet av interesse er isolert med et spesifikt antistoff. Molekyler som interagerer med proteinet blir deretter identifisert ved Western blot .

• Gjær to-hybrid-analyse – Undersøker interaksjonen mellom kunstige fusjonsproteiner i kjernen til en gjær. Denne metoden kan identifisere molekyler som entydig binder seg til et gitt protein. Imidlertid har denne metoden en betydelig falsk-positiv rate, noe som gjør det nødvendig å verifisere interaksjonene identifisert av en co-immunutfellingsanalyse.

• Tandemaffinitetsrensing (TAP) : oppdager interaksjoner i det virkelige cellulære miljøet (f.eks. i cytosolen til en pattedyrcelle) (Rigaut et al., 1999). Dette er en stor fordel sammenlignet med to-hybrid-analysen. En stor ulempe er at proteinrensing utføres ved to vask, så forbigående protein-protein-interaksjoner kan ikke oppdages.

• Kvantitativ immunutfelling kombinert med knock- out (QUICK - Kvantitativ immunutfelling kombinert med knock-out): Den er basert på ko-immunutfelling, kvantitativ massespektrometri (SILAC) og RNA-interferens (RNA-interferens - RNAi). Denne metoden oppdager interaksjon mellom umerkede endogene proteiner (Selbach og Mann, 2006), så den har samme pålitelighet som ko-immunutfelling, selv om den også avhenger av tilgjengeligheten av egnede antistoffer.

• Dual Polarization Interferometry (DPI) – kan brukes til å måle protein-protein-interaksjoner. DPI gir sanntidsmålinger med høy oppløsning av molekylstørrelse, tetthet og masse.

• Blue Native Gels (BN-PAGE) : denne metodikken er basert på migrering av proteinkomplekser i polyakrylamidgeler i henhold til deres molekylvekt. Siden migrasjon også er definert av ladning, brukes en løsning som inneholder coomassie-blått som en katodisk buffer, som gir proteiner en netto negativ ladning uten å denaturere eller bryte deres interaksjoner med andre proteiner. En andre denaturerende dimensjon i SDS-PAGE-geler gjør det mulig å skille flekkene (flekkene) og deretter identifisere identiteten til komponentunderenhetene i komplekset ved hjelp av massespektrometri .

Databaser over interaksjoner mellom proteiner

• BioGRID er en offentlig katalog over protein-gen-interaksjoner. [ 3 ]
• HPRD Human Protein Reference Database- database med informasjon om humane proteiner.
• MIPS Pattedyrprotein-proteininteraksjonsdatabase
• IntAct Interaction Database er en offentlig katalog med informasjon om molekylær interaksjon
• APID Agile Protein Interactomes DataServer [ 4 ] er et interaktivt dataverktøy som lar deg utforske og analysere gjeldende informasjon om proteininteraksjoner på en enkelt, sammenlignende plattform.
• Database of Interacting Proteins , en manuell og automatisert katalog over eksperimentelt bestemte protein-protein-interaksjoner.

Elektroforetisk Mobility Shift Assay Protocol

Protein-protein interaksjonsnettverk

Å lage visuelle verktøy for å representere nettverk av proteininteraksjoner er en populær applikasjon av datagrafikk. Selv om proteininteraksjonsdiagrammer er vanlige i lærebøker, er diagrammer som fullt ut representerer proteininteraksjonsnettverket ikke like vanlige på grunn av deres kompleksitet. Kurt Kohns (1999) cellesykluskontrollkart er et eksempel på et Mol Biol Cell håndlaget molekylært interaksjonsnettverk . 1999 . På Kohns kart publiserte Schwikowski, Uetz og Fields (2000) en artikkel om protein-protein-interaksjoner i gjær, som kombinerer 1548 proteiner bestemt av Two hybrid , ved å bruke en kraftrettet (Sugiyama) graftegningsalgoritme for å generere automatisk et bilde av Nettverk. Natur 2000 . Siden den gang har andre systemer blitt utviklet for å automatisere opprettelsen av proteininteraksjonsnettverk, inkludert:

• Osprey
• VisANT
• NAVIGATOR
• Cytoscape er et programvareverktøy med åpen kildekode for å lage grafer over molekylære interaksjoner og integrere dem med genuttrykksprofiler og andre data.
• yEd er en kraftig grafisk editor. Den kan brukes til å bygge grafer og automatisk bruke oppsett for ulike typer diagrammer og nettverk.
• Net Pro

Protein-protein-interaksjoner Mange av protein-protein-interaksjonsdatabasene vist ovenfor inneholder visualiseringsverktøy for å hjelpe brukeren med å administrere dataene.

Se også

• protein struktur
• signaltransduksjon
• proteinkomplekser
• Protein-protein koblingsprediksjon

Referanser

1. ↑ Phizicky EM, Fields S (1995). "Protein-protein interaksjoner: Metoder for påvisning og analyse." . Mikrobiologiske anmeldelser . Hentet 2013-01-31 . 
2. ↑ Brettner, Leandra M.; Joanna Masel (2012). Proteinklebrighet, snarere enn antall funksjonelle protein-protein-interaksjoner, forutsier uttrykksstøy og plastisitet i gjær . BMC Systems Biology 6 : 128.
3. ^ "thebiogrid.org" (på engelsk) . 2013 . Hentet 2013-01-31 . 
4. ↑ Alonso-López, Diego; Gutierrez, Miguel A.; Lopes, Katia P.; Prieto, Carlos; Santamaria, Rodrigo; De Las Rivas, Javier (30. april 2016). "APID-interaktomer: gir proteombaserte interaktomer med kontrollert kvalitet for flere arter og avledede nettverk" . Nukleinsyreforskning : gkw363. ISSN  0305-1048 . PMID  27131791 . doi : 10.1093/nar/gkw363 . Hentet 25. mai 2016 . 

Bibliografiske referanser

1. Rigaut G, Shevchenko A, Rutz B, Wilm M, Mann M, Seraphin B (1999) En generisk proteinrensingsmetode for proteinkomplekskarakterisering og proteomutforskning. Nat Biotechnol. 17:1030-2. PMID 10504710
2. Selbach M, Mann M. (2006) Proteininteraksjonsscreening ved kvantitativ immunutfelling kombinert med knockdown (QUICK) . NatMethods. 3:981-3. PMID 17072306
3. Ilka Wittig, Hans-Peter Braun og Hermann Schägger. (2006). Blå native PAGE. Nature Protocols, 1, 418-428.
4. Joel Edt, Shoshana Wodak . (2002) Proteinmoduler og protein-proteininteraksjon
5. Casado-Vela J, Matthiesen R, Sellés S, Naranjo, JR Protein-Protein Interactions: Gene Acronym Redundancies and Current Limitations Precluding Automated Data Integration Proteomes 2013, 1(1), 3-24.