4.16:
شبكات البروتين
4.16:
شبكات البروتين
يمكن أن يحتوي الكائن الحي على آلاف البروتينات المختلفة، ويجب أن تتعاون هذه البروتينات لضمان صحة الكائن الحي. ترتبط البروتينات ببروتينات أخرى وتشكل مجمعات لأداء وظائفها. تتفاعل العديد من البروتينات مع عدة بروتينات أخرى مما يؤدي إلى تكوين معقد. شبكة تفاعلات البروتين.
يمكن تمثيل هذه التفاعلات من خلال الخرائط التي تصور شبكات تفاعل بروتين-بروتين، والتي يتم تمثيلها على شكل عقد وحواف. العقد عبارة عن دوائر تمثل البروتين، والحواف عبارة عن خطوط تربط بروتينين متفاعلين. توفر هذه الشبكات طريقة لتصور مدى تعقيد تفاعلات بروتين-بروتين في النظام. يمكن أن تتضمن هذه الخرائط كلاً من التفاعلات المستقرة، مثل تلك التي تشكلت في مجمعات البروتين، فضلاً عن التفاعلات العابرة. يمكن أن يطلق على تفاعلات البروتين التي تحدث في خلية أو كائن حي أو سياق بيولوجي محدد اسم ‘التفاعل التفاعلي’.
يمكن دراسة شبكات البروتين باستخدام طرق حسابية وكيميائية حيوية مختلفة. تتمثل إحدى الخطوات الأولى في دراسة تفاعلات البروتين في عزل بروتين مهم إلى جانب البروتينات الأخرى المرتبطة به. يمكن القيام بذلك عن طريق وضع علامة على البروتين المعني بعلامة تقارب، مثل علامة هيستيدين. يمكن بعد ذلك استخدام هذه العلامة لفصل البروتين مع البروتينات الأخرى باستخدام كروماتوغرافيا التقارب. ثم يتم هضم البروتينات المعزولة بالبروتياز، مثل التربسين،  ؛ ثم تم تحليلها باستخدام الكروماتوغرافيا السائلة مع جهاز مطياف الكتلة (LC-MS). يمكن بعد ذلك مقارنة كتلة الببتيد بقاعدة بيانات ذات تسلسلات بروتينية معروفة لتحديد هويتها.
من الناحية الحسابية، يمكن تحليل تفاعلات بروتين-بروتين باستخدام قواعد البيانات بالإضافة إلى أدوات التنبؤ. هناك العديد من قواعد البيانات، مثل IntAct التي تديرها EMBL-EBI، والتي تتكون من تفاعلات البروتين التي تم التحقق منها تجريبياً والمتوقعة. يمكن استخدام أدوات أخرى مثل STRING بواسطة المعهد السويسري للمعلوماتية الحيوية للتنبؤ بشبكات التفاعل هذه.
يمكن أن تؤدي دراسة شبكات البروتين إلى اكتشافات علمية، مثل تحديد وظيفة بروتين غير معروف. يمكن أن يساعد فحص التغييرات في هذه الشبكات في توضيح الاختلافات بين الخلايا السليمة والمريضة. يمكن أيضاً استخدام هذه المعلومات للتطبيقات الحاسمة مثل تصميم الأدوية لعلاج الأمراض. & # 160؛ يمكن لتحليل شبكات البروتين تحديد العقد شديدة الترابط التي قد تكون ضرورية لبقاء الخلية، والتي يمكن استهدافها في السرطان والأمراض التي يكون فيها موت الخلايا مرغوباً ولكنه قد يكون غير مناسب لمعظم الأمراض. من ناحية أخرى ، قد يتم استهداف العقد الأقل ارتباطاً التي تتفاعل فقط مع عدد قليل من المسارات المحددة إذا تأثرت وظيفة خلية معينة، وقد يؤدي تصميم الأدوية التي تتفاعل مع هذه العقد الأقل ارتباطاً إلى آثار جانبية أقل.
Suggested Reading
- Alberts et al., 6th edition; pages 166-169
- Morris, J. H., Knudsen, G. M., Verschueren, E., Johnson, J. R., Cimermancic, P., Greninger, A. L., & Pico, A. R. (2014). Affinity purification–mass spectrometry and network analysis to understand protein-protein interactions. Nature protocols, 9(11), 2539.
- Ottman, C. (2013). Protein–protein interactions: an overview. Protein–Protein Interactions In Drug Discovery.
- Jordán, F., Nguyen, T. P., & Liu, W. C. (2012). Studying protein–protein interaction networks: a systems view on diseases. Briefings in functional genomics, 11(6), 497-504.
- Berggård, T., Linse, S., & James, P. (2007). Methods for the detection and analysis of protein–protein interactions. Proteomics, 7(16), 2833-2842.
- Gingras, A. C., Gstaiger, M., Raught, B., & Aebersold, R. (2007). Analysis of protein complexes using mass spectrometry. Nature reviews Molecular cell biology, 8(8), 645.