پیش‌بینی برهم‌کنش پروتئین-پروتئین

پیش‌بینی برهم‌کنش پروتئین-پروتئین یک موضوع ترکیبی از بیوانفورماتیک و زیست‌شناسی ساختاری است که سعی دارد تا یک فهرست از تعاملات و همکاری بین گروه‌های پروتئینی را تهیه کند. فهمیدن تعاملات بین پروتئین‌ها برای انجام تحقیقات در زمینه‌هایی مثل مسیرهای ارتباطی درون سلولی، مدل کردن ساختارهای پیچیده پروتئینها، یافتن اطلاعات در مورد فرایندهای مختلف زیست شیمی و… کاربرد دارد. به صورت آزمایشگاهی تعملات فیزیکی بین جفت پروتئین‌ها می‌تواند با استفاده از آزمایشهای مختلفی مانند PCA, protein microarrays, FRET, MST به دست آید. تلاشهای آزمایشگاهی برای تعیین این تعاملات در موجودات گوناگون در حال پیشرفت هستند و همچنین در سال‌های اخیر روش‌های محاسباتی برای پیش‌بینی تعاملات ارائه شده‌اند.

روش‌ها

پروتئین‌هایی که با هم همکاری می‌کنند عموماً با هم تکامل پیدا می‌کنند، بنابراین ممکن است بتوان حقایقی در مورد همکاری بین جفت پروتئین‌ها را بر پایه فاصله فیلوژنتیک آن‌ها به دست آورد. در ضمن تعداد محدودی از تعاملات پروتئینی به صورت ساختاری و آزمایشگاهی حل شده‌اند و می‌توان از آن‌ها برای تشخیص تعاملات دیگری که شکل اصلی مشابهی دارند و در ارگانیسم‌های دیگری وجود دارند استفاده کرد.

الگوهای فیلوژنتیکی (phylogenetic profiling)

این متد خانواده‌های جفت پروتئینی با الگوهای مشابه که به صورت هم‌زمان در میان تعداد زیادی از گونه‌های حاضر یا غایب هستند را پیدا می‌کند. در واقع این متد جفت پروتئینهایی را پیدا می‌کند که احتمالاً در یک فرایند زیستی مشابه مشارکت می‌کنند اما لزوماً تعامل فیزیکی ندارند.

پیش‌بینی جفت پروتئین‌هایی که با هم تکامل پیدا می‌کنند بر پایه شباهت درخت فیلوژنتیک

این متد شامل استفاده از ابزارهای جستجوی توالی مانند BLAST برای یافتن جفت پروتئین‌های همولوگ و الگوریتم‌های ترازسازی چنددنباله‌ای (MSA) است. با استفاده از این ترازسازهای چنددنباله‌ای، ماتریس‌های فاصلهٔ فیلوژنتیکی برای هر پروتئین که فرض می‌کنیم در یک تعامل پروتئینی مشارکت دارد محاسبه می‌شوند. اگر این ماتریس‌ها به اندازه کافی به هم شبیه باشند (که به وسیله ضریب همبستگی پیرسون اندازه‌گیری می‌شود) این پروتئین‌ها احتمالاً با هم تعامل دارند.

تشخیص جفت پروتئین‌های همکار همولوگ

این متد شامل یافتن جستجوی جفت توالی‌ها درون پایگاه داده‌هایی می‌باشد که در آن‌ها ساختارهای پیچیده که همکاری آن‌ها با هم شناخته شده‌است ذخیره شده‌اند. برای این کار از الگوریتمهای جستجومانند BLAT درون پایگاه داده‌هایی مانند pfam استفاده می‌شود. اگر بیش از یک ساختار پیدا شود، آن‌گاه جفت توالی اصلی را با تک تک ساختارها تراز(align) می‌کنیم تا نزدیکترین ساختار را بیابیم که می‌توان برای این کار از مدل مارکو مخفی (HMMER) استفاده کرد تا نزدیکترین همولوگ که ساختار آن پیدا شده‌است را بیابیم.

استفاده از روش‌های آموزش با سرپرست

مسئله همکاری وتعامل بین یک جفت پروتئین را می‌توان به وسیله متدهای آموزش با سرپرست حل کرد به این صورت که از تعاملات پروتئینی شناخته‌شده می‌توان یک تابع را تقریب زد که بتواند تشخیص دهد که آیا بین دو پروتئین همکاری وجود دارد یا خیر.

جستارهای وابسته

• ماشین بردار پشتیبانی

منابع

Protein–protein interaction prediction. (2011, June 25). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 08:58, June 25, 2011, from http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Protein–protein_interaction_prediction&oldid=436108732

1. ^ Dandekar T. , Snel B. ,Huynen M. and Bork P. (1998) "Conservation of gene order: a fingerprint of proteins that physically interact." Trends Biochem. Sci. (23),324-328
2. ^ Enright A.J. ,Iliopoulos I. ,Kyripides N.C. and Ouzounis C.A. (1999) "Protein interaction maps for complete genomes based on gene fusion events." Nature (402), 86-90
3. ^ Marcotte E.M. , Pellegrini M. , Ng H.L. , Rice D.W. , Yeates T.O. , Eisenberg D. (1999) "Detecting protein function and protein-protein interactions from genome sequences." Science (285), 751-753
4. ^ Pazos F.، Valencia A. (2001). "Similarity of phylogenetic trees as indicator of protein-protein interaction." Protein Engineering، ۹ (۱۴)، ۶۰۹–۶۱۴