Protein-Protein-Interaktionsnetzwerke

Protein-Protein-Interaktionen (PPIs) sind für fast jeden Prozess in einer Zelle von wesentlicher Bedeutung, so dass das Verständnis von PPIs für das Verständnis der Zellphysiologie im Normal- und Krankheitszustand entscheidend ist. Auch für die Entwicklung von Arzneimitteln ist es wichtig, da Medikamente die PPIs beeinflussen können. Protein-Protein-Interaktionsnetzwerke (PPIN) sind mathematische Darstellungen der physikalischen Kontakte zwischen Proteinen in der Zelle. Diese Kontakte:

• sind spezifisch
• treten zwischen definierten Bindungsregionen in den Proteinen auf
• haben eine bestimmte biologische Bedeutung (d.h., sie dienen einer bestimmten Funktion)

PPI-Informationen können sowohl vorübergehende als auch stabile Wechselwirkungen darstellen:

• Stabile Wechselwirkungen werden in Proteinkomplexen gebildet (z.B. Ribosom, Hämoglobin)
• Ursprüngliche Wechselwirkungen sind kurzzeitige Wechselwirkungen, die ein Protein verändern oder tragen und zu weiteren Veränderungen führen (z.B. Proteinkinasen, Kernporenimportine). Sie bilden den dynamischsten Teil des Interaktoms

Kenntnisse über PPIs können genutzt werden, um:

• uncharakterisierten Proteinen mutmaßliche Rollen zuzuweisen
• die Schritte innerhalb eines Signalwegs genauer zu beschreiben
• die Beziehungen zwischen Proteinen zu charakterisieren, die multimolekulare Komplexe wie das Proteasom bilden

das Interaktom

Das Interaktom ist die Gesamtheit der PPIs, die in einer Zelle, einem Organismus oder einem bestimmten biologischen Kontext stattfinden. Die Entwicklung groß angelegter PPI-Screening-Techniken, insbesondere die Hochdurchsatz-Affinitätsreinigung in Kombination mit der Massenspektrometrie und dem Hefe-Zwei-Hybrid-Assay, hat zu einer explosionsartigen Zunahme der PPI-Daten und zur Erstellung immer komplexerer und vollständigerer Interaktome geführt (Abbildung 16). Dieser experimentelle Nachweis wird durch die Verfügbarkeit von PPI-Vorhersagealgorithmen ergänzt. Ein großer Teil dieser Informationen ist über molekulare Interaktionsdatenbanken wie IntAct verfügbar.

Es ist wichtig, noch einmal auf die Grenzen der verfügbaren PPI-Daten hinzuweisen. Unser derzeitiges Wissen über das Interaktom ist sowohl unvollständig als auch verrauscht. PPI-Nachweismethoden haben Grenzen, was die Anzahl der wirklich physiologischen Interaktionen angeht, die sie erkennen können, und sie alle finden falsch positive und negative Ergebnisse.

Um mehr über PPIs im Allgemeinen und die IntAct-Datenbank im Besonderen zu erfahren, besuchen Sie unsere kostenlosen Online-Kurse:

Protein-Interaktionen und ihre Bedeutung

IntAct: Die Datenbank für molekulare Interaktionen am EMBL-EBI: Webinar

IntAct: Molekulare Interaktionen am EMBL-EBI

Auf den nächsten Seiten werden wir einen Blick auf einige der Eigenschaften von Protein-Protein-Interaktionsnetzwerken und die Auswirkungen dieser Eigenschaften auf die Biologie werfen.