Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

МЕДИКО-БІОЛОГІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ АНАЛІЗУ БІЛКОВИХ ВЗАЄМОДІЙ



Аналіз білкових взаємодій дозволяє вирішувати ряд завдань фундаментальної медицини, серед якої необхідно виділити виявлення і пояснення механізмів виникнення і розвитку різних захворювань включаючи пухлинні, нейродегенеративні, серцево-судинні аутоіммунні, а також пошук молекулярних мішеней для дії ліків [6].

У ряді робіт з використанням бази даних OPHID, що містить інформацію про білок-білкові взаємодії, експериментально підтверджених або передбачених для людини, були побудовані схеми, які ілюструють білкові взаємодії, що включають продукти генів, які експресуються при пухлинах. Було показано, що білкові комплекси утворені пухлинасоційованими білками – продуктами генів, відрізняються за способом регуляції, більше за розміром ніж комплекси, утворені випадковим набором білків. Це вказує на існування функціонального взаємозв'язку між білками.

На основі аналізу білкових комплексів була запропонована модель канцерогенезу, яка розглядає це явище як специфічно організований на молекулярному рівні процес, що характеризується зниженням експресії топологічно і функціонально зв'язаних білків, синхронізованих з підвищенням експресії інших білків.

Показано, що білки, що асоціюються з подібними захворюваннями, з більшою вірогідністю можуть взаємодіяти один з одним. Було висловлено припущення про існування в білкових комплексах функціональних модулів, специфічних для тих або інших захворювань. При цьому білки, необхідні для ембріонального розвитку і нормального функціонування клітин, синтезуються у різних органах і розташовуються всередині білкових комплексів. У той час як переважна більшість білків, що асоціюються з захворюваннями, як правило, розташовуються на периферії комплексів.

Проте у ряді робіт показано, що білки, що асоціюються з пухлинами, характеризуються великою щільністю зв'язків, розташовуються на противагу нормальним білкам, в центральних місцях і містять велику кількість структурних доменів, що беруть участь у білок-білкових взаємодіях. Пухлинасоційовані білки містять в два рази більше взаємодіючих партнерів ніж нормальні білки. Наявність більшої кількості взаємодіючих партнерів обумовлює центральну роль цих білків у комплексі і визначає їх роль в патофізіологічних процесах, що відбуваються в клітині. Вочи з співавторами картували в інтерактомі людини білкові продукти 360 генів, експресія яких підвищена і 270 генів, експресія яких понижена при раку легень. Виявлено, що білки, які демонструють гіперекспресію характеризуються великою кількістю зв'язків, в порівнянні з білками експресія яких понижена. Таким чином, був показаний високий ступінь централізації білків, синтез яких підвищений в пухлинній тканині, в порівнянні з нормальною.

Аналіз модулів білкових комплексів показує, що вони містять продукти спільно регульованих і функціонально взаємозв'язаних генів і можуть бути асоційовані, наприклад, з поліморфізмом генів або механізмом виникнення захворювання. Більш того білки, що проявляють активність тільки у складі визначеного функціонального модуля, можуть розглядатися як маркери даного модуля або як потенційні мішені для лікарських засобів. Виявлення генів, що асоціюються з пухлинними захворюваннями, і їх білкових продуктів, що взаємодіють з відомими білками – біомаркерами пухлин може сприяти розробці нової стратегії в діагностиці захворювань.

Використання спеціальних комп'ютерних програм типу Cytoscape дозволяє візуально зіставляти експериментальні дані і використовувати їх спільно з інформацією, що міститься у анотованих базах даних по молекулярних мережах. Так, з застосуванням даного підходу було показано, що білки, які беруть участь у регуляції епітеліально-мезенхімного переходу, ініційованого у клітинах нирок під впливом TGF-_1, утворюють єдиний комплекс. Аналіз онтології генів показав гіперекспресію білків, що входять до складу сигнальних шляхів, контролюючих морфогенез і ембріональний розвиток.

Аналіз молекулярних комплексів сприяє також розумінню механізмів, які лежать в основі виникнення комплексних захворювань обумовлених як генетичними, так і негенетичними чинниками такими як чинники навколишнього середовища, тип живлення і ін. На цій основі пропонується новий підхід до діагностики і класифікації захворювань. Аналіз молекулярних комплексів дозволяє також виявляти нові потенційні мішені для ліків і визначати резистентність клітин до ліків. Фактично, це забезпечує нові підходи до лікування захворювань. Так, порівняльний аналіз комплексів, утворених білками, залученими в апоптоз клітин HeLa і нормальних фібробластів у людини сприяв не тільки з'ясуванню механізму розвитку апоптозу але і пошуку потенційних мішеней для дії ліків.

Було встановлено існування великого числа взаємодій (841) у пухлинних (HeLa) клітинах. З них 18,7% присутні у пухлинних клітинах і відсутні в нормальних. І приблизно стільки ж взаємодій, навпаки, було виявлено у нормальних, але не виявлялося в пухлинних клітинах. Сумарно ці взаємодії були визначені як потенційні мішені для дії ліків. Було висловлено припущення що білки Bcl2, PT53 і каспаза-3 можуть бути мішенями для дії ліків.

Цікавим результатом, отриманим в цій роботі, представляється також виявлення білків, розташованих в статичних і динамічних структурах білкових комплексів. Було показано, що каспаза-3 розташовується в динамічних структурах комплексів, утворених білками відповідальними за апоптоз як нормальних, так і пухлинних клітин. Каспази-2 і -9 опинилися відповідальні за топологічні відмінності між комплексами [1].

 

 

ВИСНОВКИ

 

Вивчення білок-білкових взаємодій є важливим для вияснення механізмів виникнення різних захворювань, в тому числі і пухлинних, а також для дослідження нових мішеней для ліків. На даний час одним з найефективніших методів дослідження білкових взаємодій є метод подвійних гібридів.

Принципи системи подвійних гібридів стають все більш широко використовуваними у міру збільшення кількості білкових комбінацій, успішно показаних в даній системі. Система подвійних гібридів і її варіанти використовуються для виявлення і аналізу не тільки білок білкових, але і ДНК - і РНК-білкових взаємодій. Застосування даного підходу вийшло за рамки клітин дріжджів, і взаємодії досліджуються також в клітках бактерій і ссавців. На основі принципів системи подвійних гібридів був розроблений метод аналізу комплексних білкових систем - метод трьох гібридів і недавно за допомогою методу на основі подвійних гібридів було виявлено взаємодію чотирьох білків [2, 9].


ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Терентьєв А. А., Молдогазиева Н.Т., Шайтан К. В./ Динамическая протеомика в моделировании живой клетки. Белок-белковые взаимодействия/ Москва.

2. 7 P.Bartel, S. Fields (1995) " Analyzing protein-protein interactions using two-hybrid system " METHODS: A Companion of methods in Enzimology 254, 241-263

3. Chien, C-T., Bartel, P., Stemglanz, R., Fields, S. (1991). The two-hybrid system: a method to identify and clone genes for proteins that interact with a protein of interest. Proc. Natl. Acad Sci. USA 88, 9578-9582

4. Germino, F., Wang, Z. and Weissman, S. (1993). Screening for in vivo protein-protein interactions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 933-937

5. Fields,S. and Song, 0. (1989). A novel genetic system to detect protein-protein interactions. Nature 340, 245-246.

6. Fisher, J., Henzinger, T.A. (2007) Nat. Biotechnol., 25, 1239–1249.

7. Florio, L.K. Wilson, J.B. Trager, J. Thomer and G.S. Martin (1994). Aberrant protein phosphorylation at tyrosine is responsible for the growth-inhibitory action of рр 60 expressed in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Mol. Biol. of the Cell. 5(3), 283-296.

8. Petermann, R., Mossier; В., Aryee, D. and Kovar, H. (1998). A recombination based method to rapidly assess specificity of two-hybrid clones in yeast. Nucleic Acids Research 26(9), 2252-2253.

9. M. Vidal, P. Legrain (1999). Yeast forvard and reverse "n"-hybrid system. Nucleic Acids Research 27, 919-929

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.