タンパク質ネットワーク

生物は何千もの異なるタンパク質を持つことができ、生物の健康を確保するにはこれらのタンパク質が協力する必要があります。 タンパク質は他のタンパク質と結合し、複合体を形成してその機能を発揮します。多くのタンパク質は他の複数のタンパク質と相互作用し、タンパク質相互作用の複雑なネットワークを形成します。

これらの相互作用は、ノードとエッジとして表されるタンパク質間相互作用ネットワークを表すマップを通じて表現できます。ノードはタンパク質を表す円であり、エッジは相互作用する 2 つのタンパク質を接続する線です。これらのネットワークは、システム内のタンパク質間相互作用の複雑さを視覚化する方法を提供します。これらのマップには、タンパク質複合体で形成されるような安定した相互作用と、一時的な相互作用の両方が含まれる場合があります。 細胞、生物、または特定の生物学的状況で発生するタンパク質相互作用は、総称して「インタラクトーム」と呼ばれます。

タンパク質ネットワークは、さまざまな生化学的および計算的方法を使用して研究できます。 タンパク質相互作用を研究する最初のステップの1つは、目的のタンパク質を他の関連タンパク質とともに単離することです。 これは、ヒスチジンタグなどのアフィニティータグで目的のタンパク質をタグ付けすることによって実行できます。このタグを使用して、アフィニティークロマトグラフィーを使用してタンパク質を他のタンパク質とともに分離できます。単離されたタンパク質は、トリプシンなどのプロテアーゼで消化され、液体クロマトグラフィー質量分析(LC-MS)を使用して分析されます。次に、ペプチドの質量を既知のタンパク質配列を含むデータベースと比較して、その同一性を決定します。

計算的には、データベースと予測ツールを使用してタンパク質間の相互作用を分析できます。 EMBL-EBI によって管理されるIntActなど、実験的に検証および予測されたタンパク質相互作用で構成されるさまざまなデータベースがあります。 スイスバイオインフォマティクス研究所によるSTRINGなどの他のツールを使用して、これらの相互作用ネットワークを予測できます。

タンパク質ネットワークの研究は、未知のタンパク質の機能の決定などの科学的発見につながる可能性があります。これらのネットワークの変化を調べることは、健康な細胞と病気の細胞の違いを解明するのに役立ちます。この情報は、病気の治療のための薬の設計などの重要な用途にも使用できます。タンパク質ネットワークの分析により、細胞の生存に重要である可能性のある高度に接続されたノードを特定できます。これは、細胞死が望まれるがんや疾患を標的にすることができますが、ほとんどの疾患には適していません。一方で、特定の細胞機能が影響を受ける場合には、少数の特定の経路とのみ相互作用する結合度の低いノードが標的となる可能性があり、これらの結合度の低いノードと相互作用する薬剤を設計することで副作用が少なくなる可能性があります。