Examen interne de «câblage» de la levure, les vers, Et Fly révèle Circuits Conserves

Admin Mai 29, 2015 Santé 53 0
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«Nous sommes fondamentalement maintenant en mesure d'ouvrir le capot de la levure, un ver, et voler cellules et regarder les interactions entre protéines à l'intérieur", a déclaré Trey Ideker, professeur de bio-ingénierie à l'Université de Californie, San Diego et l'un des neuf co- auteurs de l'article. "En fin de compte, ce type de câblage d'analyse nous aidera à expliquer plus en détail la diversité de la vie a évolué sur la planète, et plus pratique, comme un agent pathogène diffère de son hôte humain, ou une cellule malade diffère de son homologue sain pour plus d'information niveau de détail ".

Pendant des siècles, la comparaison systématique des animaux, des plantes et des espèces microbiennes est basée sur des mesures méticuleuses de caractéristiques anatomiques. Depuis la fin des années 1970, la technologie de séquençage de l'ADN a permis d'identifier les biologistes la séquence exacte des sous-unités de chaque gène dans le génome d'agents pathogènes tout, de la malaria et les moustiques pour souris et humain. Bases de données d'information génomique ont été combinées avec des bases de données qui recensent la séquence exacte des protéines de sous-unités ainsi. ADN Croix-espèces et les comparaisons de protéines sont devenues routine pour tous les biologistes avec des programmes de recherche informatiques, dont le plus populaire est appelé BLAST.


L'analyse présentée dans le câblage PNAS a été rendue possible avec un autre type de base de données appelée Base de données des protéines qui interagissent. Ce dépôt contient les résultats de dizaines de milliers de mesures en laboratoire des interactions physiques de protéines dans plus de 100 espèces. Ideker et ses collègues ont développé un outil informatique appelé PathBLAST pour la recherche dans la base de données de protéines en interaction pour les interactions entre protéines qui sont conservés dans les trois espèces les plus minutieusement: la levure, un ver et voler.

L'équipe de recherche a effectué une analyse statistique comparative rigoureuse d'un total de 14 145 levure (Saccharomyces cerevisiae), les vers (Caenorhabditis elegans), et voler (Drosophila melanogaster) 38 965 protéines avec interactions connues. Leur instrument PathBLAST généré une liste de protéines similaires dans les trois espèces qui ont été impliqués dans des interactions similaires: il y avait 183 groupes de protéines et 240 voies de communication conservées dans les trois. Le résultat suggère que seulement 0,5 pour cent des groupes de protéines et les lignes de communication sont conservés dans les trois espèces, mais Ideker estimé que jusqu'à 80 pour cent des interactions protéiques réels sont encore à découvrir.

«Nous sommes actuellement limités par l'information et la technologie dont nous disposons jusqu'à maintenant, alors quand nous ouvrons le capot de ces trois organisations qui ont réellement une vision sélective et les pauvres", a déclaré Ideker. "Cependant, quand nous avons trouvé les interactions entre protéines et voies de communication conservés dans les trois espèces étaient plus confiants que nous assistons à quelque chose de réel."

Les biologistes ont connu depuis de nombreuses années que même les espèces apparentées à distance, la nature ne réinvente pas la roue. Protéines similaires impliquées dans les fonctions cellulaires essentielles sont souvent similaires entre les espèces. "Ce nouveau résultat indique que la façon dont les protéines fonctionnellement plus importantes sont assemblés dans une voiture d'une espèce à l'autre est également, dans une certaine mesure, conservé" dit Ideker. "Le circuit ne est pas exactement la même. En fait, il existe des différences importantes qui méritent une enquête plus approfondie."

L'équipe comprenait Roded Sharan, un informaticien actuellement à l'Université de Tel-Aviv en Israël; Tanja Kuhn et Peter Uetz, les chercheurs de l'Institut de génétique à Karlsruhe, en Allemagne; Ideker, Silpa Suthram, Ryan M. Kelley, Scott McCuine, et Taylor Sittler à l'UCSD; et Richard Karp, un informaticien à l'Université de Californie, Berkeley.

Leur analyse a révélé la conservation et les chevauchements dans la levure, un ver, et voler dans 71 «zones du réseau," distinctes qui inclus les fonctions essentielles telles que la dégradation des protéines, polyadénylation de l'ARN et de l'épissage, la phosphorylation des protéines et la transduction signaux, la synthèse d'ADN, le transport nucléaire, cytoplasmique, et le repliement des protéines. Ces réseaux améliorés avec plusieurs fonctionnalités ont suggéré aux chercheurs que les processus cellulaires peuvent travailler ensemble de manière coordonnée.

Au lieu de cela, l'équipe n'a pas trouvé dans la levure d'un réseau se trouve dans le ver et la mouche qui est impliqué dans le guidage axonal des cellules nerveuses à leurs cibles synaptique, ou des intersections avec d'autres cellules nerveuses. Le procédé, considérée comme une première étape dans le développement du système nerveux central, il ne serait pas nécessaire pour les organismes inférieurs tels que la levure, qui ne présente pas les nerfs.

Ideker attend à ce que les études de protéines deviennent rapidement des outils indispensables pour les biologistes qui cherchent une meilleure compréhension de toutes les fonctions cellulaires. Il a dit que, tout comme une espèce a évolué de nouvelles protéines pour donner un avantage sélectif, peuvent également avoir évolué une nouvelle combinaison de protéines existantes. De tels accords de générer de nouvelles de nouvelles fonctionnalités ou de modifier celles qui existent déjà.

Les compagnies pharmaceutiques ne ont pas eu le luxe de bases de données d'interaction des protéines. Ils ont identifié régulièrement de nouveaux médicaments prometteurs fondés sur des projections d'essais et erreurs de compétences à des protéines cibles désactiver complètement de ces molécules. Ideker dit à propos des interactions de protéines pourraient aider à changer l'approche de la découverte de médicaments. "Peut-être que la protéine cible a un rôle bien et nécessaire dans 10 interactions, mais le 11 est le seul que nous aurions besoin d'éliminer", a déclaré Ideker. "Ce que nous voulons vraiment sont des médicaments qui interfèrent avec une seule interaction qui cause la maladie."

Systèmes biologistes tels Ideker disent que leur but ultime est un modèle complet de l'ordinateur le fonctionnement des cellules. Une description de tous les circuits de l'interaction protéine pourrait rendre possible un tel modèle. "Nous tenons à simuler les types de cellules malades, comme les cellules cancéreuses, puis de simuler les effets des médicaments sur les cellules malades», a déclaré Ideker. "En fin de compte, nous pensons que ce type d'approche de la biologie des systèmes aura un impact très positif sur la conception de médicaments et la santé humaine."

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