4.17: Réseaux d'interaction protéine/ protéine
Un organisme peut avoir des milliers de protéines différentes, et ces protéines doivent coopérer pour assurer la santé d'un organisme. Les protéines se lient à d'autres protéines et forment des complexes pour remplir leurs fonctions. De nombreuses protéines interagissent avec plusieurs autres protéines créant un complexe réseau d'interactions protéiques.
Ces interactions peuvent être représentées à travers des cartes illustrant les réseaux d'interaction protéine-protéine, représentés par des nœuds et des bords. Les nœuds sont des cercles représentatifs d'une protéine et les bords sont des lignes qui relient deux protéines en interaction. Ces réseaux permettent de visualiser la complexité des interactions protéine-protéine dans un système. Ces cartes peuvent inclure à la fois des interactions stables, comme celles formées dans les complexes protéiques, ainsi que des interactions transitoires. Les interactions protéiques se produisant dans une cellule, un organisme ou un contexte biologique spécifique peuvent être collectivement appelées ‘interactome’.
Les réseaux de protéines peuvent être étudiés à l'aide de diverses méthodes biochimiques et informatiques. L'une des premières étapes de l'étude des interactions protéiques consiste à isoler une protéine d'intérêt avec les autres protéines associées. Cela peut être effectué en marquant la protéine d'intérêt avec une étiquette d'affinité, telle qu'une étiquette histidine. Cette étiquette peut ensuite être utilisée pour séparer la protéine avec les autres protéines en utilisant la chromatographie d'affinité. Les protéines isolées sont ensuite digérées avec une protéase, telle que la trypsine, puis analysé par chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC-MS). La masse peptidique peut ensuite être comparée à une base de données avec des séquences protéiques connues pour déterminer son identité.
Du point de vue informatique, les interactions protéine-protéine peuvent être analysées à l'aide de bases de données ainsi que d'outils de prédiction. Il existe diverses bases de données, telles que IntAct gérée par l'EMBL-EBI, qui consistent en des interactions protéiques validées et prédites expérimentalement. D'autres outils comme STRING de l'Institut suisse de bioinformatique peuvent être utilisés pour prédire ces réseaux d'interaction.
L'étude des réseaux de protéines peut conduire à des découvertes scientifiques, telles que la détermination de la fonction d'une protéine inconnue. L'examen des changements dans ces réseaux peut aider à élucider les différences entre les cellules saines et malades. Ces informations peuvent également être utilisées pour des applications cruciales telles que la conception de médicaments pour le traitement de maladies. L'analyse des réseaux de protéines peut identifier des nœuds hautement connectés qui peuvent être cruciaux pour la survie cellulaire, qui peuvent être ciblés dans le cancer et les maladies où la mort cellulaire est souhaitée mais ne conviendrait pas à la plupart des maladies. D'un autre côté, les nœuds moins connectés qui n'interagissent qu'avec quelques voies spécifiques peuvent être ciblés si une fonction cellulaire spécifique est affectée, et la conception de médicaments qui interagissent avec ces nœuds moins connectés peut entraîner moins d'effets secondaires.
