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O mapa o maior da conexão da proteína do mundo revela funcionamentos da pilha

O corpo humano é compreendido de biliões de pilhas. Contudo funciona e cresce como um único organismo, devido aos trilhões das interacções que ajudam várias pilhas a reconhecer entre si e responder através das moléculas diferentes em seu superfície ou interior as pilhas. Agora, um estudo novo publicado na natureza do jornal descreve em abril de 2020 o primeiro-nunca mapa do interactome, para ajudar a distinguir interacções saudáveis e doença-produção de.

Que é o interactome?

O genoma humano consiste em todos os genes que funcionam ser humano, normal e anormal. Estes genes são transcritos no RNA de mensageiro (mRNA), que leva as instruções genéticas para a síntese da proteína à pilha. A soma de todo o mRNA na pilha é chamada o transcriptome. O RNA transcrito é responsável para a síntese da proteína, e a soma de toda a proteína traduzida do genoma é chamada o proteome.

Contudo, as proteínas interagem um com o otro para fazer a função do corpo, se na saúde ou na doença. O projecto de genoma humano forneceu uma lista de peças, por assim dizer, para a pilha, mas não explicou como estas peças cabidas na equação inteira.

Esta é a motivação atrás do projecto actual - para criar um mapa da referência de todas as maneiras que as proteínas actuam em se para construir e operar o corpo. Este é o interactome.

Diz o pesquisador Marc Vidal, “desde meados de 1990 s, nossa equipe colaboradora empurrou a ideia que os mapas do interactome podem iluminar aspectos fundamentais da vida.” O papel actual colocou o primeiro-nunca mapa do interactome em que os povos podem construir, adicionando na informação à medida que entra. Ou seja o mapa, como descrito, é o andaime em que os dados novos podem ser adicionados.

Fazendo um mapa por pares interacções entre 17.500 proteínas humanas, os cientistas criaram um mapa, à esquerda, descrevendo que as proteínas trabalham junto para sustentar a função celular. As proteínas com perfis similares das interacções caem nos conjuntos cor-codificados discretos que representam bioprocedimentos diferentes na pilha. Crédito de imagem: E outros da sorte de Katja/Shutterstock
Fazendo um mapa por pares interacções entre 17.500 proteínas humanas, os cientistas criaram um mapa, à esquerda, descrevendo que as proteínas trabalham junto para sustentar a função celular. As proteínas com perfis similares das interacções caem nos conjuntos cor-codificados discretos que representam bioprocedimentos diferentes na pilha. Crédito de imagem: E outros da sorte de Katja/Shutterstock

Como construíram o interactome?

O mapa detalhado tomou quase dez anos para preencher, e é o fruto dos trabalhos devotados de uma grande equipe, compreendendo sobre 80 pesquisadores de diversos países diferentes. Estes incluem Bélgica, Espanha, França, e Israel além dos E.U. e do Canadá. Chamou o mapa humano de Interactome da referência (HuRI), ele detalha quase 52.570 maneiras em que 8.275 proteínas humanas interagem um com o otro. Isto faz-lhe o mais extensivo tal mapa.

Alguns dos pesquisadores na equipe actual tinham feito já a parte do trabalho, descrevendo aproximadamente 14.000 interacções entre proteínas diferentes. O projecto actual tomou este dianteiro, examinando a maneira quase todas as proteínas que foram codificadas pelos genes humanos interactivos. Isto fez o mapa pelo menos quatro vezes tão detalhadas.

Estimularam primeiramente a expressão simultânea de ambos os genes, codificando um par de proteínas humanas dentro de uma pilha de fermento. Tais pares foram criados para expressar as interacções entre quase cada proteína humana se ocorreu. Cada tal interacção causa um interruptor molecular que aumente o crescimento da pilha. Assim, o crescimento da pilha de fermento sinalizou a presença de uma interacção.

Usando isto como base, os pesquisadores olharam todas as combinações possíveis de pares entre 17.500 proteínas humanas, procurando interacções entre as proteínas em cada par. Testaram para interacções em 3 versões distintas de uma pilha de fermento, e cada teste foi repetido três vezes simultaneamente. Isto atinge o teste de 3 bilhão interacções possíveis, em tudo.

Na extremidade, foram deixados com as aproximadamente 53.000 interacções binárias no meio sobre 8.000 proteínas. A maioria destes era interacções novas. Todo foram validadas então usando um outro ensaio.

Por que é o interactome importante?

O interactome fornece uma estrutura para compreender como as moléculas de proteína interagem, causando uma escala das doenças tais como o cancro, doenças virais, e outras circunstâncias. A disponibilidade de ajudas básicas desta estrutura revela as maneiras fundamentais em que a estrutura ou a função anormal do gene interrompem a função normal da pilha para produzir as características clínicas da doença. Por exemplo, poderia ajudar cientistas a compreender como o vírus SARS-CoV-2 (que é o agente da pandemia COVID-19 actual) interage com as proteínas das pilhas de anfitrião para produzir as manifestações da doença.

As vantagens desta aproximação são, de acordo com o pesquisador Mike Calderwood, do “arranjar em seqüência genoma podem identificar as variações levado por um indivíduo que as fazem suscetíveis à doença, mas não revela como a doença é causada. As mudanças nas interacções de uma proteína são um mecanismo possível da doença, e este mapa fornece um ponto de partida para estudar o impacto de variações doença-associadas em interacções da proteína-proteína.”

Há completamente aproximadamente 20.000 genes que codificam para proteínas, mas pouco é claro a partir de agora sobre as proteínas que codificam. Contudo, os cientistas estão usando “culpa um princípio pela associação”, em que consideram que duas proteínas são prováveis participar em processos biológicos similares se interagem com as proteínas similares. Assim, mesmo a função de uma proteína desconhecida pode ser prevista usando o mapa do interactome.

Um outro pesquisador, Frederick P. Roth, diz humorously, os “povos podem olhar acima sua proteína favorita e obter indícios sobre sua função das proteínas que interage com.”

As limitações

O HuRI é o interactome o mais completo hoje, mas ainda representa somente aproximadamente 2% a 11% de todas as interacções entre proteínas humanas. A razão pela qual a maioria das interacções é faltada é devido à falta das moléculas específicas que são essenciais para a função apropriada da proteína e são encontradas somente em pilhas humanas.

Contudo, HuRI multiplicou o conhecimento em interacções da proteína-proteína nas pilhas humanas triplos ou em mais. Isto faz-lhe uma fonte inestimável do conhecimento nesta área.

De facto, os cientistas estão encontrando que mesmo as proteínas familiares estão sendo encontradas para ter papéis novos dentro da pilha, e estão descobrindo as mudanças do molecular-nível que conduzem à doença. Desta maneira, HuRI foi frutuoso em descobrir até aqui funções desconhecidas para as proteínas que participam no apoptosis ou morte celular programada, a liberação da carga da pilha, e muitos outros processos da pilha.

Similarmente, a equipe dos pesquisadores tentou ligar os dados nas várias interacções que ocorrem entre proteínas à expressão variável dos genes em cada tipo do tecido. Isto ajudou-os a encontrar a disposição de proteínas de interacção que são essenciais na revelação e na manutenção de tecidos diferentes. Igualmente ajudou-os a identificar alvos novos para o tratamento de uma escala das condições diversas da doença causadas por factores genéticos. Estes podiam incluir diversos tipos de cancros, assim como determinadas circunstâncias infecciosas.

Em imóvel um outro sentido, compararam as interacções entre as várias proteínas encontradas nas pilhas sob o estudo com as aquelas encontradas no mapa da referência, para encontrar por sua vez como as proteínas anormais encontradas em doenças diferentes provocaram interacções anormais. Isto apareceu as coisas que estavam indo mal causar essa condição específica a nível molecular.

O portal em linha, no local de publicação em linha BioRxiv do open source, tem tido já 15.000 visitas desde seu início em abril de 2019. Os pesquisadores dizem que muitos usuários têm transferido já o conjunto de dados inteiro. Como o papel precedente, cobrindo menos do que um terço de HuRI, que todavia foi mencionado mais de 800 vezes, esperam um uso muito mais pesado de seus dados no futuro.

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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