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Le plus grand plan de lien de la protéine du monde indique des fonctionnements de cellules

Le corps humain est composé des milliards de cellules. Pourtant il fonctionne et se développe comme organisme unique, à cause des trillions des interactions qui aident les cellules variées à déceler et répondre entre eux par l'intermédiaire de différentes molécules sur leur surface ou intérieur les cellules. Maintenant, une étude neuve publiée dans la nature de tourillon décrit en avril 2020 le plan tout premier d'interactome, pour aider à discerner des interactions saines et les produisant des maladies.

Quel est l'interactome ?

Le génome humain se compose de tous les gènes qui fonctionnent dans un être humain, normal et anormal. Ces gènes sont transcrits en ARN messager (ARNm), qui transporte les directives génétiques pour la synthèse des protéines à la cellule. Le montant de tout l'ARNm dans la cellule est appelé le transcriptome. L'ARN transcrit est responsable de la synthèse des protéines, et le montant de toute la protéine traduite du génome est appelé le protéome.

Cependant, les protéines agissent l'un sur l'autre les uns avec les autres pour effectuer le fonctionnement de fuselage, si dans la santé ou la maladie. Le projet génome humain a fourni une liste de pièces, comme on dit, pour la cellule, mais il n'a pas expliqué comment ces pièces insérées dans l'équation entière.

C'est la motivation derrière le projet en cours - pour produire un plan de référence de toutes les voies que les protéines agissent sur l'un l'autre d'établir et opérer le fuselage. C'est l'interactome.

Dit le chercheur Marc Vidal, « depuis mi-1990 s, notre équipe de collaboration a poussé l'idée que les plans d'interactome peuvent illuminer des aspects principaux de durée. » Le papier actuel a déposé le plan tout premier d'interactome sur lequel les gens peuvent établir, ajoutant sur l'information au fur et à mesure qu'il entre. En d'autres termes, le plan, comme décrit, est l'échafaudage sur lequel des caractéristiques neuves peuvent être ajoutées.

En dressant une carte par paires des interactions entre 17.500 protéines humaines, les scientifiques ont produit un plan, du côté gauche, dépeignant que les protéines fonctionnent ensemble pour supporter la fonction cellulaire. Les protéines avec les profils assimilés d
En dressant une carte par paires des interactions entre 17.500 protéines humaines, les scientifiques ont produit un plan, du côté gauche, dépeignant que les protéines fonctionnent ensemble pour supporter la fonction cellulaire. Les protéines avec les profils assimilés d'interactions tombent dans les boîtiers dont la couleur correspond à un code discrets représentant différents bioprocédés dans la cellule. Crédit d'image : Et autres de chance de Katja/Shutterstock

Comment ont-elles établi l'interactome ?

Le plan détaillé a pris presque dix ans pour compléter, et est le fruit des travaux dévoués d'une grande équipe, comportant plus de 80 chercheurs de plusieurs différents pays. Ceux-ci comprennent la Belgique, l'Espagne, la France, et l'Israël sans compter que les USA et le Canada. Appelé le plan humain d'Interactome de référence (HuRI), il détaille presque 52.570 voies dont 8.275 protéines humaines agissent l'un sur l'autre les uns avec les autres. Ceci lui effectue le plus considérable un tel plan.

Certains des chercheurs dans l'équipe actuelle avaient déjà effectué une partie du travail, dépeignant environ 14.000 interactions entre différentes protéines. Le projet en cours a pris cet avant, examinant la voie presque toutes les protéines qui ont été codées par les gènes humains interactifs. Ceci a rendu le plan au moins quatre fois aussi complètes.

Elles ont stimulé la première fois l'expression simultanée des deux gènes, codant une paire de protéines humaines dans une cellule de levure. De telles paires ont été produites pour exprimer les interactions entre presque chaque protéine humaine si elle se produisait. Chaque une telle interaction provoque une commutation moléculaire qui améliore l'accroissement de la cellule. Ainsi, la croissance des cellules de levure a signalé la présence d'une interaction.

Utilisant ceci comme base, les chercheurs ont regardé toutes les combinaisons possibles des paires parmi 17.500 protéines humaines, recherchant des interactions entre les protéines dans chaque paire. Ils ont déterminé des interactions dans 3 versions distinctes d'une cellule de levure, et chaque test était des trois périodes répétées simultanément. Ceci s'élève à vérifier 3 milliards d'interactions possibles, en tout.

En fin de compte, elles ont été laissées avec environ 53.000 interactions binaires entre plus de 8.000 protéines. Les la plupart de ces derniers étaient des interactions nouvelles. Tous ont été alors validés utilisant une autre analyse.

Pourquoi l'interactome est-il important ?

L'interactome fournit un cadre pour comprendre comment les molécules de protéine agissent l'un sur l'autre, entraînant une gamme des maladies telles que le cancer, des maladies virales, et d'autres conditions. La disponibilité des aides fondamentales de ce cadre indiquent les voies principales dont la structure ou le fonctionnement de gène anormal perturbe le fonctionnement normal de cellules pour produire les caractéristiques cliniques de la maladie. Par exemple, elle pourrait aider des scientifiques à comprendre comment le virus SARS-CoV-2 (qui est l'agent de la pandémie du courant COVID-19) agit l'un sur l'autre avec les protéines des cellules hôte pour produire les manifestations de la maladie.

Les avantages de la méthode sont, selon le chercheur Mike Calderwood, « séquençage du génome peuvent recenser les variantes transporté par une personne qui les rendent susceptibles de la maladie, mais elle n'indique pas comment la maladie est entraînée. Les changements des interactions d'une protéine sont un mécanisme possible de la maladie, et ce plan fournit un point de départ pour étudier le choc des variantes maladie-associées sur des interactions protéine-protéine. »

Il y a totalement environ 20.000 gènes qui codent pour des protéines, mais peu est clair dorénavant au sujet des protéines qu'elles codent. Cependant, les scientifiques emploient « culpabilité un principe par association », dans lequel ils considèrent que deux protéines sont susceptibles de participer aux procédés biologiques assimilés si elles agissent l'un sur l'autre avec les protéines assimilées. Ainsi, même le fonctionnement d'une protéine inconnue peut être prévu utilisant le plan d'interactome.

Un autre chercheur, Frederick P. Roth, dit humoristique, les « gens peuvent consultation leur protéine préférée et obtenir des indices au sujet de son fonctionnement des protéines qu'il agit l'un sur l'autre avec. »

Les limitations

Le HuRI est l'interactome le plus complet aujourd'hui, mais représente toujours seulement environ 2% à 11% de toutes les interactions entre les protéines humaines. La raison pour laquelle la majorité d'interactions sont manquées est à cause du manque de molécules spécifiques qui sont essentielles pour le fonctionnement correcte de protéine et sont trouvées seulement en cellules humaines.

Néanmoins, HuRI a multiplié la connaissance sur des interactions protéine-protéine dans les cellules humaines triples ou plus. Ceci lui effectue une source inestimable de la connaissance dans cet endroit.

En fait, les scientifiques constatent que même des protéines familières s'avèrent pour avoir des rôles neufs dans la cellule, et elles découvrent les modifications de niveau moléculaire qui mènent à la maladie. De cette façon, HuRI a été fructueux en découvrant jusque là des fonctionnements inconnus pour les protéines qui participent à l'apoptose ou la mort cellulaire programmée, le desserrage de la cargaison de cellules, et beaucoup d'autres procédés de cellules.

De même, l'équipe de recherche a essayé de joindre les caractéristiques sur les interactions variées qui ont lieu entre les protéines à l'expression variable des gènes dans chaque genre de tissu. Ceci les a aidés à trouver le choix de protéines de interaction qui sont essentielles dans le développement et la maintenance de différents tissus. Il les a également aidés pour recenser les objectifs nouveaux pour la demande de règlement d'une gamme de divers états de la maladie provoqués par des facteurs génétiques. Ceux-ci ont pu comprendre plusieurs types de cancers, ainsi que certains états infectieux.

Dans immobile un autre sens, ils comparés les interactions entre les protéines variées trouvées en cellules à l'étude avec ceux avérés dans le plan de référence, pour découvrir comment les protéines anormales trouvées dans différentes maladies ont déclenché des interactions anormales, consécutivement. Ceci a révélé les choses qui allaient mal pour entraîner cet état spécifique à un niveau moléculaire.

Le portail en ligne, sur le site publiant en ligne BioRxiv d'open-source, a déjà eu 15.000 visites depuis son commencement en avril 2019. Les chercheurs disent que beaucoup d'usagers ont déjà téléchargé l'ensemble de données entier. Comme le papier précédent, couvrant moins qu'un tiers de HuRI, qui néanmoins a été cité plus de 800 fois, ils s'attendent à une utilisation beaucoup plus lourde de leurs caractéristiques à l'avenir.

Journal reference:

Luck, K., Kim, D., Lambourne, L. et al. A reference map of the human binary protein interactome. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2188-x

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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