Jump to content

Человеческий интерактом

Интерактом человека — это совокупность белок-белковых взаимодействий ( интерактом ), которые происходят в клетках человека. [ 1 ] [ 2 ] Секвенирование эталонных геномов, в частности проект «Геном человека» , произвело революцию в генетике человека , молекулярной биологии и клинической медицине . Результаты общегеномных исследований ассоциаций привели к ассоциации генов с большинством менделевских расстройств. [ 3 ] и более 140 000 мутаций зародышевой линии связаны по крайней мере с одним генетическим заболеванием. [ 4 ] Однако стало очевидно, что этим исследованиям присущ акцент на клинических результатах, а не на всестороннем понимании заболеваний человека; действительно, на сегодняшний день наиболее значительный вклад GWAS ограничивается «низко висящими плодами» прямых одиночных мутационных расстройств, что побуждает к системному биологическому подходу к геномному анализу. [ 5 ] [ 6 ] Связь между генотипом и фенотипом (как вариации генотипа влияют на заболевание или нормальное функционирование клетки и организма человека) остается неясной, особенно в контексте мультигенных сложных признаков и рака. [ 7 ] Чтобы определить функциональный контекст генотипических изменений, большая часть недавних исследовательских усилий была посвящена картированию сетей, образованных взаимодействиями клеточных и генетических компонентов у человека, а также тому, как эти сети изменяются в результате генетических и соматических заболеваний.

Благодаря секвенированию геномов разнообразных массивов или модельных организмов стало ясно, что количество генов не коррелирует с восприятием человеком относительной сложности организма – человеческий протеом содержит около 20 000 генов. [ 8 ] что меньше, чем у некоторых видов, таких как кукуруза. Статистический подход к подсчету количества взаимодействий у людей дает оценку около 650 000, что на порядок больше, чем у Drosophila , и в 3 раза больше, чем у C. Elegans . [ 2 ] По состоянию на 2008 год было выявлено лишь около <0,3% всех предполагаемых взаимодействий между белками человека. [ 9 ] хотя в последние годы наблюдается экспоненциальный рост открытий – по состоянию на 2015 г. [ 10 ] в настоящее время каталогизировано более 210 000 уникальных положительных белок-белковых взаимодействий человека, а база данных bioGRID содержит почти 750 000 отобранных из литературы ИПП для 30 модельных организмов, 300 000 из которых подтверждены или предсказаны физические или генетические белок-белковые взаимодействия человека, что составляет 50% увеличение по сравнению с 2013 годом. [ 11 ] Доступная в настоящее время информация о сети интерактомов человека происходит либо из литературных взаимодействий, либо из [ 12 ] высокопроизводительные эксперименты , [ 10 ] или на основе потенциальных взаимодействий, предсказанных на основе данных интерактома, будь то посредством филогенетического профилирования (эволюционное сходство), статистического сетевого вывода, [ 13 ] или методы интеллектуального анализа текста/литературы. [ 14 ]

Белко-белковые взаимодействия являются лишь сырьем для сетей. Для формирования полезных баз данных интерактомов и создания интегрированных сетей другие типы данных, которые можно комбинировать с белок-белковыми взаимодействиями, включают информацию об экспрессии и совместной экспрессии генов , клеточной совместной локализации белков (на основе микроскопии ), генетической информации, метаболических и сигнальные пути и многое другое. [ 15 ] Конечная цель исследования интерактомов белков человека — в конечном итоге понять механизмы заболеваний и раскрыть ранее неизвестные гены болезней. Было обнаружено, что белки с большим количеством взаимодействий (внешние края) значительно чаще становятся центрами в модулях, которые коррелируют с заболеванием. [ 10 ] [ 16 ] вероятно, потому, что белки с большим количеством взаимодействий участвуют в большем количестве биологических функций. Сопоставляя изменения болезни с интерактомом человека, мы можем гораздо лучше понять пути и биологические процессы заболеваний. [ 17 ]

Изучение интерактома человека

[ редактировать ]

Анализ метаболических сетей белков восходит к 1940-м годам, но только в конце 1990-х и начале 2000-х годов геномный анализ на основе вычислительных данных для прогнозирования функционального контекста и сетей генетических ассоциаций появился всерьез. [ 8 ] С тех пор интерактомы многих модельных организмов считаются хорошо охарактеризованными, в частности, Saccharomyces cerevisiae. интерактом [ 18 ] и интерактом дрозофилы . [ 19 ]

Высокопроизводительные экспериментальные подходы для обнаружения белок-белковых взаимодействий обычно включают версию подхода двухгибридного скрининга или тандемную аффинную очистку с последующей масс-спектрометрией . [ 12 ] Информация из экспериментов и литературы объединяется в базы данных белковых взаимодействий, таких как DIP, [ 20 ] и БиоГРИД . [ 11 ] Более поздняя попытка, HINT-KB, [ 10 ] попытки объединить большинство текущих баз данных PPI, но фильтруя систематически ошибочные взаимодействия, а также пытаясь исправить присущие социологические ошибки выборки в наборах данных, курируемых литературой.

Меньшие сети интерактомов человека были описаны в конкретном контексте важных факторов многих различных расстройств, включая нейродегенеративные расстройства . [ 21 ] аутизм и другие психические расстройства, [ 22 ] и рак. Генные сети рака особенно хорошо изучены, отчасти благодаря крупным геномным инициативам, таким как Атлас генома рака (TCGA). [ 23 ] Большая часть мутационного ландшафта, включая внутриопухолевую гетерогенность, была картирована для наиболее распространенных типов рака. [ 24 ] (например, хорошо изучен рак молочной железы), [ 25 ] и во многих исследованиях также изучалась разница между активными генами-драйверами и пассивными мутациями-пассажирами в контексте сетей взаимодействия рака. [ 16 ]

Первые попытки крупномасштабного интегративного картирования интерактома человека были предприняты примерно в 2005 году. Stetzl et al. [ 26 ] использовали белковую матрицу из 4500 приманок и 5600 жертв в двухгибридной дрожжевой системе, чтобы собрать воедино интерактом, а Rual et al. провели аналогичное исследование гибрида дрожжей и двух гибридов, подтвержденное с помощью очистки совместной аффинности и корреляции с другими биологическими атрибутами, выявив более 300 связей со 100 белками, связанными с заболеваниями. [ 12 ] Со времени этих новаторских усилий были проведены сотни подобных исследований. Скомпилированные базы данных, такие как UniHI. [ 27 ] предоставить платформу для однократного входа. Фучик и др. [ 28 ] выполнили метаанализ восьми карт интерактома и обнаружили, что из 57 000 взаимодействующих белков в общей сложности было небольшое (хотя и статистически значимое) перекрытие между различными базами данных, что указывает на значительные ошибки отбора и обнаружения.

В 2010 году в наиболее популярных базах данных было описано около 130 000 бинарных взаимодействий в интерактоме, но многие из них были подтверждены только одним источником. [ 15 ] Несмотря на быстрое развитие высокопроизводительных методов, наборы данных по-прежнему страдают от высокого уровня ложных срабатываний и низкого охвата интерактома. Тьяги и др. [ 29 ] описал новую структуру для включения структурных комплексов и интерфейсов привязки для проверки. Это было частью гораздо более масштабных усилий по проверке PPI; Сети взаимодействия обычно дополнительно проверяются с использованием комбинации профилей коэкспрессии , структурной информации о белках, онтологии генов терминов , топологических соображений и колокализации. [ 26 ] [ 30 ] прежде чем считаться «высоким доверием».

Недавний справочный документ (ноябрь 2014 г.) [ 17 ] попытки предоставить более полную карту уровня протеома интерактома человека. Он обнаружил обширную неизведанную территорию в интерактоме человека и использовал различные методы для построения новой карты интерактома с поправкой на предвзятость курирования, включая исследование всех парных комбинаций 13 000 белковых продуктов на предмет взаимодействия с использованием гибрида дрожжей двух и коаффинной очистки в масштабном масштабном проекте. скоординированные усилия исследовательских лабораторий в Канаде и США. Однако это по-прежнему представляет собой подтверждение лишь части ожидаемых взаимодействий – около 30 000 с высокой степенью достоверности. Несмотря на скоординированные усилия многих людей, работа над интерактомом человека все еще находится в стадии разработки. [ 17 ] [ 30 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Бонетта Л. (декабрь 2010 г.). «Белко-белковые взаимодействия: строящийся интерактом» . Природа . 468 (7325): 851–4. Бибкод : 2010Natur.468..851B . дои : 10.1038/468851a . ПМИД   21150998 . S2CID   205060874 .
  2. ^ Перейти обратно: а б Штумпф М.П., ​​Торн Т., де Силва Э., Стюарт Р., Ан Х.Дж., Лаппе М., Виуф С. (май 2008 г.). «Оценка размеров интерактома человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (19): 6959–64. дои : 10.1073/pnas.0708078105 . ПМЦ   2383957 . ПМИД   18474861 .
  3. ^ Хамош А., Скотт А.Ф., Амбергер Дж.С., Боккини К.А., МакКьюсик В.А. (январь 2005 г.). «Онлайн-менделевское наследование у человека (OMIM), база знаний о человеческих генах и генетических нарушениях» . Исследования нуклеиновых кислот . 33 (Проблема с базой данных): D514–7. дои : 10.1093/nar/gki033 . ПМК   539987 . ПМИД   15608251 .
  4. ^ Стенсон П.Д., Морт М., Болл Е.В., Шоу К., Филлипс А., Купер Д.Н. (январь 2014 г.). «База данных мутаций генов человека: создание комплексного хранилища мутаций для клинической и молекулярной генетики, диагностического тестирования и персонализированной геномной медицины» . Генетика человека . 133 (1): 1–9. дои : 10.1007/s00439-013-1358-4 . ПМЦ   3898141 . ПМИД   24077912 .
  5. ^ Чуанг ХИ, Хофри М., Идекер Т. (2010). «Десятилетие системной биологии» . Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 26 : 721–44. doi : 10.1146/annurev-cellbio-100109-104122 . ПМЦ   3371392 . ПМИД   20604711 .
  6. ^ Blow N (июль 2009 г.). «Системная биология: распутывание белковой паутины» . Природа . 460 (7253): 415–8. Бибкод : 2009Natur.460..415B . дои : 10.1038/460415а . ПМИД   19606149 .
  7. ^ Видал М., Кьюсик М.Э., Барабаши А.Л. (март 2011 г.). «Интерактомные сети и болезни человека» . Клетка . 144 (6): 986–98. дои : 10.1016/j.cell.2011.02.016 . ПМК   3102045 . ПМИД   21414488 .
  8. ^ Перейти обратно: а б Амарал Л.А. (май 2008 г.). «Более истинная мера нашего невежества» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (19): 6795–6. Бибкод : 2008PNAS..105.6795A . дои : 10.1073/pnas.0802459105 . ПМК   2383987 . ПМИД   18474865 .
  9. ^ Борк П., Йенсен Л.Дж., фон Меринг С., Рамани А.К., Ли И., Маркотт Э.М. (июнь 2004 г.). «Сети взаимодействия белков от дрожжей до человека». Современное мнение в области структурной биологии . 14 (3): 292–9. дои : 10.1016/j.sbi.2004.05.003 . ПМИД   15193308 .
  10. ^ Перейти обратно: а б с д Константинос Т., Димитракопулос С., Клефтогяннис Д., Харалампос М., Стергиос П., Ликотанассис С., Сеферина М. (2014). «HINT-KB: База знаний человеческого интерактома». Обзор искусственного интеллекта . 42 (3): 427–443. дои : 10.1007/s10462-013-9409-8 . S2CID   16376962 .
  11. ^ Перейти обратно: а б Чатр-Арьямонтри А, Брейткройц Б.Дж., Оттред Р., Баучер Л., Хайнике С., Чен Д., Старк С., Брейткройц А., Колас Н., О'Доннелл Л., Регули Т., Никсон Дж., Рэймидж Л., Винтер А., Селлам А., Чанг С, Хиршман Дж., Тисфельд С., Раст Дж., Ливстон М.С., Долински К., Тайерс М. (январь 2015 г.). «База данных взаимодействия BioGRID: обновление 2015 года» . Исследования нуклеиновых кислот . 43 (Проблема с базой данных): D470–8. дои : 10.1093/nar/gku1204 . ПМЦ   4383984 . ПМИД   25428363 .
  12. ^ Перейти обратно: а б с Руал Дж. Ф., Венкатесан К., Хао Т., Хиродзан-Кисикава Т., Дрико А., Ли Н. и др. (октябрь 2005 г.). «К карте сети белок-белковых взаимодействий человека в масштабе протеома». Природа . 437 (7062): 1173–8. Бибкод : 2005Natur.437.1173R . дои : 10.1038/nature04209 . ПМИД   16189514 . S2CID   4427026 .
  13. ^ Марголин А.А., Неменман И., Бассо К., Виггинс С., Столовицкий Г., Далла Фавера Р., Калифано А. (март 2006 г.). «ARACNE: алгоритм реконструкции сетей регуляции генов в клеточном контексте млекопитающих» . БМК Биоинформатика . 7 (Дополнение 1): S7. arXiv : q-bio/0410037 . дои : 10.1186/1471-2105-7-S1-S7 . ПМК   1810318 . ПМИД   16723010 . [ мертвая ссылка ]
  14. ^ Йегер С., Гаудан С., Лезер У., Ребхольц-Шуман Д. (июль 2008 г.). «Интеграция белок-белковых взаимодействий и интеллектуальный анализ текста для прогнозирования функций белков» . БМК Биоинформатика . 9 (Приложение 8): S2. дои : 10.1186/1471-2105-9-S8-S2 . ПМК   2500093 . ПМИД   18673526 . [ мертвая ссылка ]
  15. ^ Перейти обратно: а б Бонетта Л. (декабрь 2010 г.). «Белко-белковые взаимодействия: строящийся интерактом» . Природа . 468 (7325): 851–4. Бибкод : 2010Natur.468..851B . дои : 10.1038/468851a . ПМИД   21150998 . S2CID   205060874 .
  16. ^ Перейти обратно: а б Рейманд Дж., Бадер Г.Д. (2013). «Систематический анализ соматических мутаций в передаче сигналов фосфорилирования предсказывает новые причины рака» . Молекулярная системная биология . 9 : 637. дои : 10.1038/msb.2012.68 . ПМК   3564258 . ПМИД   23340843 .
  17. ^ Перейти обратно: а б с Роллан Т., Ташан М., Шарлото Б., Певзнер С.Дж., Чжун К., Сахни Н. и др. (ноябрь 2014 г.). «Карта интерактомной сети человека в масштабе протеома» . Клетка . 159 (5): 1212–1226. дои : 10.1016/j.cell.2014.10.050 . ПМК   4266588 . ПМИД   25416956 .
  18. ^ Ю Х., Браун П., Йилдирим М.А., Лемменс И., Венкатесан К., Сахали Дж. и др. (октябрь 2008 г.). «Высококачественная карта взаимодействия бинарных белков сети интерактома дрожжей» . Наука . 322 (5898): 104–10. Бибкод : 2008Sci...322..104Y . дои : 10.1126/science.1158684 . ПМЦ   2746753 . ПМИД   18719252 .
  19. ^ Гиот Л., Бадер Дж.С., Брауэр С., Чаудхури А., Куанг Б., Ли Ю. и др. (декабрь 2003 г.). «Карта белкового взаимодействия Drosophila melanogaster» . Наука . 302 (5651): 1727–36. Бибкод : 2003Sci...302.1727G . дои : 10.1126/science.1090289 . ПМИД   14605208 . S2CID   1642026 .
  20. ^ Ксенариос I, Салвински Л., Дуан XJ, Хигни П., Ким С.М., Айзенберг Д. (январь 2002 г.). «DIP, База данных взаимодействующих белков: исследовательский инструмент для изучения клеточных сетей белковых взаимодействий» . Исследования нуклеиновых кислот . 30 (1): 303–5. дои : 10.1093/нар/30.1.303 . ПМК   99070 . ПМИД   11752321 .
  21. ^ Лим Дж., Хао Т., Шоу С., Патель А.Дж., Сабо Г., Руал Дж.Ф., Фиск С.Дж., Ли Н., Смоляр А., Хилл Д.Э., Барабаси А.Л., Видал М., Зогби Х.Ю. (май 2006 г.). «Сеть белок-белкового взаимодействия при наследственных атаксиях человека и нарушениях дегенерации клеток Пуркинье» . Клетка . 125 (4): 801–14. дои : 10.1016/j.cell.2006.03.032 . ПМИД   16713569 .
  22. ^ Чанг Дж., Гилман С.Р., Чанг А.Х., Сандерс С.Дж., Виткуп Д. (февраль 2015 г.). «Отношения генотипа и фенотипа при расстройствах аутистического спектра» . Природная неврология . 18 (2): 191–8. дои : 10.1038/nn.3907 . ПМЦ   4397214 . ПМИД   25531569 .
  23. ^ Сеть исследований Атласа генома рака (сентябрь 2012 г.). «Комплексная геномная характеристика плоскоклеточного рака легких» . Природа . 489 (7417): 519–25. Бибкод : 2012Natur.489..519T . дои : 10.1038/nature11404 . ПМЦ   3466113 . ПМИД   22960745 .
  24. ^ Гулати С., Ченг Т.М., Бейтс П.А. (август 2013 г.). «Раковые сети и не только: интерпретация мутаций с использованием интерактома человека и структуры белка». Семинары по биологии рака . 23 (4): 219–26. doi : 10.1016/j.semcancer.2013.05.002 . ПМИД   23680723 .
  25. ^ Тейлор И.В., Линдинг Р., Уорд-Фарли Д., Лю Ю., Пескита С., Фариа Д., Булл С., Поусон Т., Моррис К., Врана Дж.Л. (февраль 2009 г.). «Динамическая модульность в сетях взаимодействия белков предсказывает исход рака молочной железы». Природная биотехнология . 27 (2): 199–204. дои : 10.1038/nbt.1522 . ПМИД   19182785 . S2CID   11594017 .
  26. ^ Перейти обратно: а б Стелцль Ю, Ворм Ю, Лаловски М, Хениг С, Брембек Ф.Х., Гёлер Х, Стродике М, Ценкнер М, Шенхерр А, Кеппен С, Тимм Дж, Минцлафф С, Абрахам С, Бок Н, Китцманн С, Гёдде А, Токсёз Е , Дроге А., Кробич С., Корн Б., Бирчмайер В., Лерах Х., Ванкер Э.Э. (сентябрь 2005 г.). «Сеть белок-белкового взаимодействия человека: ресурс для аннотирования протеома». Клетка . 122 (6): 957–68. дои : 10.1016/j.cell.2005.08.029 . hdl : 11858/00-001M-0000-0010-8592-0 . ПМИД   16169070 . S2CID   8235923 .
  27. ^ Чаурасия Г., Икбал Ю., Хэниг С., Герцель Х., Ванкер Э.Э., Фучик М.Е. (январь 2007 г.). «UniHI: входные ворота в белковый интерактом человека» . Исследования нуклеиновых кислот . 35 (Проблема с базой данных): D590–4. дои : 10.1093/nar/gkl817 . ПМЦ   1781159 . ПМИД   17158159 .
  28. ^ Фучик М.Э., Чаурасия Г., Герцель Х. (март 2007 г.). «Сравнение карт белок-белковых взаимодействий человека» . Биоинформатика . 23 (5): 605–11. doi : 10.1093/биоинформатика/btl683 . ПМИД   17237052 .
  29. ^ Тьяги М., Хашимото К., Шумейкер Б.А., Вучти С., Панченко А.Р. (март 2012 г.). «Крупномасштабное картирование белкового интерактома человека с использованием структурных комплексов» . Отчеты ЭМБО . 13 (3): 266–71. дои : 10.1038/embor.2011.261 . ПМК   3296913 . ПМИД   22261719 .
  30. ^ Перейти обратно: а б Де Лас Ривас Х, Фонтанильо С (июнь 2010 г.). «Основы белок-белковых взаимодействий: ключевые концепции построения и анализа интерактомных сетей» . PLOS Вычислительная биология . 6 (6): e1000807. Бибкод : 2010PLSCB...6E0807D . дои : 10.1371/journal.pcbi.1000807 . ПМК   2891586 . ПМИД   20589078 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 1dcb9e5682e537fb2fd9ddce2f2d2f92__1701569280
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/1d/92/1dcb9e5682e537fb2fd9ddce2f2d2f92.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Human interactome - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)