Pārraudzīti olbaltumvielu tīkli

Zinātnieki izveido kvalitatīvu pētījumu par cilvēka olbaltumvielu mijiedarbību

Parādīts ir maza cilvēka olbaltumvielu (purpursarkano punktu) molekulārā tīkla daļa, kas mijiedarbojas viens ar otru. Olbaltumvielu mijiedarbību dažādu bioloģisko uzdevumu veikšanai norāda zilas līnijas. © MPI datorzinātnēm
lasīt skaļi

Olbaltumvielas ir iesaistītas gandrīz visos dzīves procesos šūnā. Bieži vien simtiem cilvēku strādā kopā, lai pabeigtu daudzos bioloģiskos uzdevumus. Tie veido molekulārās mašīnas, kas, piemēram, pārvadā vielas, nodod signālus, paātrina bioķīmiskos procesus vai novērš patogēnus. Lai izprastu šos procesus šūnā, ir jāzina olbaltumvielu tīkls un to mijiedarbība savā starpā. Tāpēc zinātnieki tagad ir kontrolējuši vairākas globāli pieejamas olbaltumvielu mijiedarbības datu kopas.

{1l}

Viņu mērķis bija noteikt šo mijiedarbības datu ticamību. Tālākai bioloģiskai un medicīniskai izpētei jāizmanto tikai patiesi uzticama mijiedarbība, kas faktiski notiek šūnā. Izpratnei par cilvēka olbaltumvielu mijiedarbību var būt liela nozīme jaunu pieeju meklējumos slimības ārstēšanā, norāda Maksima Planka Informātikas institūta pētnieki pašreizējā žurnāla Proteomics numurā.

Drīz jaunas terapijas un zāles pret vīrusiem?

Tiek lēsts, ka olbaltumvielu mijiedarbība kopumā, ko sauc par interaktomu, ir no 300 000 līdz 400 000, no kuriem tikai nedaudz vairāk nekā desmit procenti ir noteikti eksperimentāli. Proteīnu mijiedarbības traucējumi un ar to saistītie šūnu procesu pasliktināšanās var izraisīt dažādu slimību rašanos. Tāpēc eksperti cer, ka visu mijiedarbību ar olbaltumvielām noskaidrošana un cilvēka interaktoma sīka analīze sniegs jaunu pieeju daudzu slimību ārstēšanai.

{2r} displejs

Kā piemēru var minēt infekcijas ar vīrusiem, piemēram, AIDS izraisošo HI vīrusu vai C hepatīta vīrusu. Īpaši svarīgi ir identificēt vīrusu un cilvēka olbaltumvielu mijiedarbību, lai labāk izprastu infekcijas molekulāros mehānismus un tādējādi izstrādātu jaunas terapijas un zāles pret vīrusiem.

Ir vairākas eksperimentālas metodes olbaltumvielu mijiedarbības noteikšanai laboratorijā. Tomēr, tā kā eksperimenti prasa daudz laika un prasa daudz laika, proteīnu mijiedarbības prognozēšanai ir izstrādātas arī aprēķina metodes. Tomēr ne eksperimentālās, ne datorizētās metodes vēl nav pilnībā nobriedušas. No vienas puses, daudzas olbaltumvielu mijiedarbības vēl nav atklātas, no otras puses, dažas no aprakstītajām mijiedarbībām ir artefakti, kas realitātē nenotiek. Tāpēc, pirms tos var izmantot bioloģiskajā un medicīniskajā izpētē, ir nepieciešama sīka mijiedarbības datu un to ticamības analīze.

Pārbaudītas vairākas datu kopas

Visaptverošā salīdzinošā pētījumā Mario Albrehta pētniecības grupa Tomasa Lengauera bioinformātikas nodaļā Maksas Plankas Informātikas institūtā izpētīja vairākas globāli pieejamās cilvēka proteīnu mijiedarbības datu kopas, kuras tika paredzētas, izmantojot dažādas metodes vai eksperimentāli noteikts. Analīze ietvēra vairākus olbaltumvielu struktūras un funkcijas aspektus un cita starpā parādīja, ka daudzas mijiedarbības pastāv tikai vienā datu kopā vienlaikus.

"Mēs to attiecinām uz faktu, ka dažādās metodes aptver dažādas visa cilvēka interaktoma daļas", - skaidro bioinformatiķis Fidels Ramšarez, kurš ir iesaistīts pētījuma projektā. Citos gadījumos noteiktas mijiedarbības tika paredzētas ar vairākām metodēm vienlaikus, kas individuālo mijiedarbību padara ticamāku. Tomēr šo uzticamo mijiedarbību īpatsvars kopējā proteīnu mijiedarbības apjomā, kas pieejams līdz šim, joprojām ir mazs.

Molekulārās funkcijas analīze

Vēl viens solis bija mijiedarbībā iesaistīto olbaltumvielu molekulārās funkcijas analīze, jo mijiedarbība ar olbaltumvielām parasti kalpo kopēja uzdevuma veikšanas mērķim. Izmantojot funkcionālās līdzības mērījumu, ko izstrādājis Andreass Šlicers Maksima Planka institūtā, mijiedarbībā ar zināmu augstu ticamību var redzēt, ka iesaistītajiem proteīniem ir arī augsta funkcionālā līdzības pakāpe. Balstoties uz jau zināmajām olbaltumvielu funkcijām, var mainīt secinājumu, ka atrasta mijiedarbība starp diviem proteīniem ir funkcionāli nozīmīga un ka tā, iespējams, notiek dzīvā šūnā - vai arī šī mijiedarbība ir tehniska Tiek piedēvēta izmantotās metodes kļūda.

"Mūsu kvalitātes pētījums par cilvēka olbaltumvielu mijiedarbību palīdz filtrēt pieejamos eksperimentālos un paredzamos mijiedarbības datus, lai turpmākajos bioloģiskajos un medicīniskajos pētījumos izmantotu tikai patiesi ticamu informāciju. Rezultātā var ievērojami uzlabot daudzu slimību molekulāro cēloņu eksperimentu panākumu iespējas, "rezumē Albrehts.

(idw - MPG, 09.08.2007. - DLO)