אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions
-
Upload
lucas-french -
Category
Documents
-
view
43 -
download
0
description
Transcript of אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions
![Page 1: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/1.jpg)
אינטראקציות בין חלבוניםProtein – protein interactions
מיכל ליניאל פרופ'מנחה
אלעד מזומןמגיש
![Page 2: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/2.jpg)
אבל למה?!?
הבנה מלאה של תהליכים ביולוגיים.•
קומפלקסים חלבוניים.•
מסלולים תאיים.•
הכרת החלבונים בלבד איננה מספיקה.•
העלאת השערות לגבי תפקידי חלבונים לא •ידועים.
![Page 3: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/3.jpg)
מה נשתנה?
שיטות לגילוי קשרים קיימות מזה זמן רב –•
.Immunoprecipitationלדוגמא -
גילוי חלבונים חדשים פתירת גנומים שונים •בקצב מהיר.
.high throughputדרושות שיטות •
צורך לשלב שיטות גנומיות, ביוכימיות •וביופיזקליות
![Page 4: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/4.jpg)
התוכנית להיום
הכרת שיטות למיפוי אינטראקציות.•
השוואה בניהן.•
הצגה של מחקר מקיף על אינטראקציות •בשמר.
הצגה של מחקר פחות מקיף על אינטראקציות •באדם.
![Page 5: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/5.jpg)
הצגת השיטות
מבוסס על המאמרים:
• Legrain P et al. (2001) Protein--protein interaction maps: a lead towards cellular functions, Trends Genet;17(6):346-52.
• von Mering C. et al. (2002) Comparative assessment of large-scale data sets of protein-protein interactions. Nature. 417(6887):399-403
![Page 6: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/6.jpg)
Hybrid proteins
Fishing for proteins that interact with bait domain
Yeast 2 Hybrid Assay
Lodish 5th
11-39
![Page 7: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/7.jpg)
Transcriptional activation by hybrid proteins in yeast
Lodish 5th
11-39
![Page 8: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/8.jpg)
Lodish 5th
11-39
![Page 9: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/9.jpg)
Auto activator
sticky
Matrix approach
Legrain P et al. (2001) Protein--protein interaction maps: a lead towards cellular functions, Trends Genet
![Page 10: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/10.jpg)
Matrix approach
רק חלבונים מוכרים נבדקים.•
הבדלים משמעותיים בין שני מחקרים שנעשו – • חופפים.141 ורק 692 מול 841
•Sticky preys
•Auto activators
•Pools לעומת array
![Page 11: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/11.jpg)
Screening of fragment libraries
Legrain P et al. (2001) Protein--protein interaction maps: a lead towards cellular functions, Trends Genet
![Page 12: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/12.jpg)
Screening of fragment libraries
אין צורך בחלבונים מוכרים.•
.interacting domainמציאת ה •
עלות גבוה – הכנה דורשת הרבה משאבים.•
![Page 13: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/13.jpg)
טעויות בתוצאות
•False negativeלא שובטו כמו PCR ) 13%הגברת טעויות ב –
שצריך). מהאינטראקציות הידועות פוספסו.90%–array ישנן פחות תוצאות משיטת ה poolsב –
•False positivesקשרים שאין להם משמעות ביולוגית.––Sticky, auto activators.
![Page 14: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/14.jpg)
ספרייהמטריקס
פחות – ישנן יותרהרבה יותר
תוצאות
False negatives
יותר – קשרים פחותבלי חשיבות
ביולוגית
False positives
עלותגבוההנמוכה יותר
![Page 15: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/15.jpg)
Y2H
•In vivoמאתרת "קשרים שבירים" – עדינה.•לא מוטת לטובת חלבונים נפוצים.•
עשוי להפריע לאינטראקציה.fusion proteinה • חלבונים נבדקים באותו זמן – אין בדיקה של 2רק •
אינטראקציה שיתופית.מתרחשת בגרעין.•לא בודקת תנאים פזיולוגים.•
![Page 16: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/16.jpg)
ANALYSIS OF PROTEINS AND PROTEOMES BY MASS SPECTROMETRYMatthias Mann et alAnnu. Rev. Biochem. 2001.
Epitope Tagging
![Page 17: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/17.jpg)
Epitope Tagging + MS (Mass Spectrometry)
•Internal check for consistency.
קומפלקסים אמיתיים בתנאים פיזיולוגים.•
מגלה רק קומפלקסים שמתארגנים בתנאים •הנבדקים.
הסימון יכול להפריע.•
בזמן השטיפה יתכן ונאבד חלבונים.•
![Page 18: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/18.jpg)
MS vs. Y2H
MSY2H
קשרים בינאריםקומפלקסים שלמים
מגלה קשרים "שבירים"חלבונים אובדים בשטיפה
הבדיקה מתאימה לתנאים מסוימים
בדיקה "אוביקטיבית"
מדויקמקיף
![Page 19: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/19.jpg)
A generic protein purification method for protein complex characterization and proteome exploration
Guillaume Rigaut et al
1999 Nature America
TAP -
Tandem Affinity Purification
![Page 20: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/20.jpg)
HMS-PC High-Throughput Mass-Spectrometric
Protein Complex Identification
• - החלבון של יתר inducibleביטוי overexpression
HMS-PCTAP
הקטנת השפעת התנאים הפיזיולוגים
העלאת הדיוק
![Page 21: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/21.jpg)
Correlated mRNA expression (Synexpression)
) clustering קיבוץ (mRNA בדיקת ביטוי •גנים ע"פ הביטוי.
מהירה ונוחה.•מכסה הרבה מצבים פיזיולוגים.•
רק רומזת על אפשרות לקשרים.•תלויה מאוד בקריטריונים לקיבוץ.•
![Page 22: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/22.jpg)
Genetic Interactions(Synthetic lethality)
שתי מוטציות לא לתאליות בנפרד אך לתאליות • קשר בתפקוד ותתכן אינטראקציה.ביחד
סריקה של גנום מלא ללא הטיית התוצאות.•
לא מעידה על קשר באופן ישיר.•
![Page 23: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/23.jpg)
In Silico Predictions Through Genome Analysis
בפרוקריוטים : השתייכות לאותו אופרון.•הימצאות או העדרות באותם אורגניזמים. •.fusion proteinהימצאות כ •
מהיר וזול.•כיסוי גדול וממשיך לגדול באופן מהיר.•רק מנבאת.•תלויה בהשוואה מוצלחת בין אורגניזמים.•עד כה התמקדות בפרוקריוטים.•
![Page 24: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/24.jpg)
Comparative assessment of large-scale data sets of protein-
protein interactionsvon Mering C. et al. (2002)
Nature
![Page 25: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/25.jpg)
אז איזה בעיות יש לנו?
תנאים שונים, פורמטים בעיות בהשוואה:•שונים, השוואה מול מאגר ידוע.
לצורך ההשוואה נבחרו קשרים בינארים.•
אינטראקציות נתמכו 80,000 מתוך 2,400רק •ביותר משיטה אחת.
השיטות עדין לא הגיעו לרוייה.•
•False positives.
בעיתיות לסוג מסוים של קשרים.•
![Page 26: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/26.jpg)
Counting interactions
![Page 27: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/27.jpg)
פיזור האינטראקציות ע"פ תפקידי החלבונים
![Page 28: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/28.jpg)
Transport and sensing
![Page 29: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/29.jpg)
חלוקה ע"פ רמות ביטוי חלבונים
![Page 30: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/30.jpg)
חלוקה ע"פ מיקום בתא
![Page 31: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/31.jpg)
חלוקה ע"פ מיקום בתא
![Page 32: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/33.jpg)
סיכום ההשוואה
הערכה שפחות משליש מהאינטראקציות •ידועות.
.false positives 50%הערכה של יותר מ •
שילוב שיטות מגדיל את הדיוק.•
בעיתיות בשימוש בתוצאות ממחקר אחד.•
![Page 34: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/34.jpg)
Towards a proteome-scale map of the human protein-protein interaction network.
Rual, J. et al (2005). Nature 437
קשרים בין חלבונים באדם
![Page 35: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/35.jpg)
מהלך הניסוי
- Human ORFeome v1.1מבוסס על ה • 22,000 (הערכה היא כי בגנום ORFs 8,100בערך
גנים מקודדים)..8,100X8,100בדיקת אינטראקציות בין כל זוג- • אינטראקציות במרחב 4,000בספרות ידוע על כ •
תוצאות .2,750המדגם, בניסוי נמצאו כ משופר.Y2Hשימוש ב •).55% גבוה (reproducibilityאחוז • - מדגם מהתוצאות נבדק False positivesמעט •
בשיטה נוספת* והראה תוצאות טובות.*Co-affinity purification GST pull down assay in human 293 cells.
![Page 36: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/37.jpg)
חפיפה
אדום - מחקר
כחול - ספרות
![Page 38: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/38.jpg)
משמעות ביולוגית
קורלציה בביטוי של גנים שהראו אינטראקציה.•
upstreamגני האינטראקציות עשירים ברצפי •משותפים ששמורים באדם עכבר חולדה
וכלב.
.Gene Ontology termsאותן מילות מפתח. •
אינטראקציות בין חלבונים שהתפתחו באותו •שלב באבולוציה.
![Page 39: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/39.jpg)
גרף האינטראקציות (ספרות + מחקר)
אדום - מחקר
כחול - ספרות
![Page 40: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/40.jpg)
נטייה ל"שכונות הומולוגיות"
ירוק - אקראיחום - מחקר
![Page 41: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/41.jpg)
טופולוגיה של הגרף
– ים אחרים.iteractomeדומה ל •
.Hubsמספר קודקודים בעלי דרגות גבוהות – •
).No high clusteringקשה לקבץ (•
•Subgraphs – complexes - - 102 172 מתוך זוהו ככאלה שבהן מילה מפתח אחת מופיעה
מרנדומלית).10ביתר (פי
![Page 42: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/42.jpg)
סיכום המחקר
הערכה כי נמצא אחוז מהאינטראקציות •הקיימות באדם.
ניתן ליחס משמעות ביולוגית לחלבונים שיש •בניהם קשר או שנמצאים באותו תת גרף.
מפתח להבנת מחלות.•
![Page 43: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/43.jpg)
Proteome survey reveals modularity of the yeast cell
machinery
Gavin AC et al. (2006)
Nature.
![Page 44: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/45.jpg)
על המחקר
•TAP•6,466 ORF כל ה - ORF.הידועים בשמר . + )MIPS( מהקומפלקסים הידועים 73%נמצאו • החסרים – תנאים פיזיולוגים שונים או הפרעה של הסימון.74•עם התקדמות הבדיקות פחות חלבונים חדשים זוהו – רוייה.• מהקומפלקסים המוכרים זוהו מספר פעמים – כיסוי 64%•
נרחב של קומפלקסים ידועים.•Socio affinity index אינדקס שמכמת את הנטייה של זוג –
חלבונים להיקשר זה לזה. מבוסס על מספר הפעמים שכל חלבון נלכד ולכד בנפרד מול מספר הפעמים שהאינטראקציה
הספציפית אובחנה.
![Page 46: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/46.jpg)
Coreנוכח ברוב האיזופורמים –
Attachment.נוכחים רק בחלק מהאיזופורמים –
Modules 3.3 – מספר חלבונים שתמיד ביחד. (בממוצע מתחברים עם )1.6ליבות, בסטייה של
![Page 47: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/47.jpg)
פונקציות מזוהות נמצאים או חסרים ביחד
Y2Hקישור ב cell cycle ביטוי משותף ב
![Page 48: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/48.jpg)
מודולים שונים מצטרפים במיקומים שונים בתא
![Page 49: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/49.jpg)
Attachments מספקים פונקציה מסוימת
![Page 50: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/50.jpg)
מודולים וליבות מתחברים באותם איזורים פונקציונלים
![Page 51: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/51.jpg)
Core module cross talk
![Page 52: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/52.jpg)
מיפוי פנטופים לקומפלקסים
![Page 53: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/53.jpg)
סיכום המחקר
המחקר הינו מקיף תחת השלבים השונים של • . cell cycleה
חלוקת האינטראקציות למודולים הראתה •משמעות ביולוגית.
מיעוט ה"ליבות" קטן יחסית לתהליכים התאיים •אבל הוא מוסבר באמצעות הרכבת "תוספות"
שונות.יש מקום להמשיך למפות את האינטראקציות •
תחת תנאים פיזיולוגים שונים.
![Page 54: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/54.jpg)
אינטראקצית על הרשת
/http://string.embl.deנלקח מ
אתר נוסף של אינטראקציות: www.ebi.ac.uk/intact
![Page 55: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/55.jpg)
Attachments specify a particular function
![Page 56: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/56.jpg)
מבט קדימה
גרפים לא סטטים – מתי ואיפה •האינטראקציות, רגולציה.
מאגרי מידע זמינים ועם כל הנתונים.•
יצוב רפרנס אמין.•
הנבת פירות.•
![Page 57: אינטראקציות בין חלבונים Protein – protein interactions](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081503/56812ac3550346895d8e9200/html5/thumbnails/57.jpg)
מקורות
• Legrain P et al. (2001) Protein--protein interaction maps: a lead towards cellular functions, Trends Genet;17(6):346-52.
• von Mering C. et al. (2002) Comparative assessment of large-scale data sets of protein-protein interactions. Nature. 417(6887):399-403.
• Gavin AC et al. (2006) Proteome survey reveals modularity of the yeast cell machinery. Nature.
• Rual, J. et al. (2005). Towards a proteome-scale map of the human protein-protein interaction network. Nature 437, 1173 - 1178