Interaccións proteína-proteína: Diferenzas entre revisións

:A actividade da célula está regulada por sinais extrracelulares. A propagación de sinais ao interior e por dentro da célula depende de IPPs entre varias [[molécula de sinalización|moléculas de sinalización]]. Este proceso, chamado [[transdución de sinais]] é fundamental en moitos procesos biolóxicos e en moitas doenzas (por exemplo, a [[enfermidade de Parkinson]] e o [[cancro]]).<ref>{{Cita publicación periódica|last=Pawson|first=T.|coauthorsautor2=Nash, P.|title=Protein-protein interactions define specificity in signal transduction.|journal=Genes & development|year=2000|volume=14|issue=9|pages=1027–47|pmid=10809663}}</ref>

:A fisioloxía da [[contracción muscular]] implica varias interaccións. Os filamentos de [[miosina]] actúan como [[proteína motora|motores moleculares]] e ao unirse aos filamentos de [[actina]] permiten o esvaramento dos filamentos.<ref>{{Cita libro|last=Cooper|first=G.M.|title=The cell : a molecular approach|year=2000|publisher=ASM Press|location=Washington (DC)|isbn=0-87893-106-6|edition=2nd ed.}}</ref> Ademais, algunhas proteínas da familia da [[proteína asociada á gota lipídica]] do [[músculo esquelético]] asócianse con outras proteínas, como o activador da [[triglicérido lipase adiposa]] e o seu CGI-58 [[coactivador]], para regular a [[lipólise]] no músculo esquelético.<ref>{{Cita publicación periódica|last=MacPherson|first=R.E.|coauthorsautor2=Ramos, S.V.; Vandenboom, R.; Roy, B.D.; Peters, S.J.|title=Skeletal muscle PLIN proteins, ATGL and CGI-58, interactions at rest and following stimulated contraction.|journal=American journal of physiology. Regulatory, integrative and comparative physiology|year=2013|volume=304|issue=8|pages=R644-50|pmid=23408028}}</ref>

As [[estrutura molecular|estruturas moleculares]] de moitos complexos proteínicos foron determinadas pola técnica da [[cristalografía de raios X]].<ref name="pmid2204619">Janin, J.; Chothia, C. (1990). "The structure of protein-protein recognition sites". The Journal of biological chemistry 265 (27): 16027–16030. PMID 2204619.</ref><ref name=Alberts>{{Cita libro|last1=Bruce|first1=A.|last2=Johnson|first2=A.|last3= Lewis|first3=J.|last4=Raff|first4=M.|last5=Roberts|first5=K.|last6=Walter|first6=P.|title=Molecular biology of the cell|year=2002|publisher=Garland Science|location=New York|isbn=0-8153-3218-1|edition=4th}}</ref> A primeira estrutura que se resolveu por este método foi a da [[mioglobina]] de [[esperma de balea]] determinada por [[John Cowdery Kendrew]].<ref>{{Cita publicación periódica|last=Kendrew|first=J.C.|coauthorsautor2=Bodo, G.; Dintzis, H.M.; Parrish, R.G.; Wyckoff, H.; Phillips, D.C.|title=A three-dimensional model of the myoglobin molecule obtained by x-ray analysis.|journal=Nature|year=1958|volume=181|issue=4610|pages=662–6|pmid=13517261}}</ref> Nesta técnica detéctanse nunha película os ángulos e intensidades dun feixe de [[raios X]] [[difracción|difractado]] por átomos cristalinos, o que produce unha imaxe tridimensional da densidade de electróns no cristal.<ref>{{Cita publicación periódica|last=Cooper|first=D.R.|coauthorsautor2=Porebski, P.J.; Chruszcz, M.; Minor, W.|title=X-ray crystallography: Assessment and validation of protein-small molecule complexes for drug discovery.|journal=Expert opinion on drug discovery|year=2011|volume=6|issue=8|pages=771–782|pmid=21779303}}</ref>

Posteriormente, empezou a aplicarse a [[resonancia magnética nuclear]] (RMN ou NMR) para tratar de resolver a estrutura molecular dos complexos proteicos. Un dos primeiros exemplos foi a estrutura dos dominios de unión á calmodulina de proteínas unidas á [[calmodulina]].<ref name="Alberts" /><ref name=NMR>{{Cita publicación periódica|last=Wand|first=A.J.|coauthorsautor2=Englander, SW|title=Protein complexes studied by NMR spectroscopy.|journal=Current opinion in biotechnology|year=1996|volume=7|issue=4|pages=403–8|pmid=8768898}}</ref> Esta técnica está baseada no estudo de propiedades magnéticas dos núcleos atómicos, determinando así as propiedades físicas e químicas dos átomos correspondentes ou das moléculas. A resonancia magnética nuclear é vantaxosa para caracterizar as IPPs febles.<ref>{{Cita publicación periódica|last=Vinogradova|first=O.|coauthorsautor2=Qin, J.|title=NMR as a unique tool in assessment and complex determination of weak protein-protein interactions.|journal=Topics in current chemistry|year=2012|volume=326|pages=35–45|pmid=21809187}}</ref>

O estudo da estrutura molecular pode proporcionar moitos detalles sobre a interface que permite a a interacción entre proteínas. Cando se caracterizan as interfaces das IPPs é importante ter en conta o tipo do complexo.<ref name=Jones>{{Cita publicación periódica|last=Jones|first=S.|coauthorsautor2=Thornton, J.M.|title=Principles of protein-protein interactions.|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|year=1996|volume=93|issue=1|pages=13–20|pmid=8552589}}</ref>

A grande maioría das interfaces das IPP reflicten a composición das superficies das proteínas, en vez da das partes centrais da proteína, a pesar de que estas están frecuentemente enriquecidas en residuos [[hidrofóbico]]s, especialmente en [[aromaticidade|aromáticos]].<ref name=Yan>{{Cita publicación periódica|last=Yan|first=C.|coauthorsautor2=Wu, F.; Jernigan, R.L.; Dobbs, D.; Honavar, V.|title=Characterization of protein-protein interfaces.|journal=The protein journal|year=2008|volume=27|issue=1|pages=59–70|pmid=17851740}}</ref> As interfaces das IPP son dinámicas e frecuentemente planas, aínda que tamén poden ser globulares e sobresaír.<ref name=JonesJMB>{{Cita publicación periódica|last=Jones|first=S.|coauthorsautor2=Thornton, J.M.|title=Analysis of protein-protein interaction sites using surface patches.|journal=Journal of molecular biology|year=1997|volume=272|issue=1|pages=121–32|pmid=9299342}}</ref> Joel Janin, baseándose nas estruturas de tres proteínas ([[dímero]] de [[insulina]], [[tripsina]]-complexo inhibidor da tripsina pancreática, e [[oxihemoglobina]]-[[Cyrus Chothia]]) encontrou que eran eliminados entre 1.130 e 1.720 Å de área de superficie do contacto coa auga, o que indicaba que a hidrofobicidade é un factor importante na estabilización das IPPs.<ref name="pmid1153006">Chothia, C.; Janin, J. (1975). "Principles of protein-protein recognition". Nature 256 (5520): 705–708. doi:10.1038/256705a0. PMID 1153006.</ref> Estudos posteriores refinaron a área de superficie agochada da maioría das interaccións a 1.600±350 Ų. Porén, tamén se observaron interfaces de interacción moito máis grandes e foron asociadas con [[cambio conformacional|cambios significativos en conformación]] dun dos membros que intervén na interacción.<ref name="pmid2204619" /> As interfaces das IPPs mostran complementariedade electrostática e de forma.<ref name="Jones" />

Este sistema foi descrito primeiramente en 1989 por Fields e Song utilizando o lévedo ''[[Saccharomyces cerevisiae]]'' como modelo biolóxico.<ref>{{Cita publicación periódica|last=Terentiev|first=A.A.|coauthorsautor2=Moldogazieva, N.T.; Shaitan, K.V.|title=Dynamic proteomics in modeling of the living cell. Protein-protein interactions.|journal=Biochemistry. Biokhimiia|year=2009|volume=74|issue=13|pages=1586–607|pmid=20210711}}</ref> Os dous híbridos de lévedos permiten a identificación por pares de IPPs (método binario) ''in vivo'', indicando tendencias non específicas a reaccións de adhesión.<ref name="pmid23017156|noedit">Brettner, L. M.; Masel, J. (2012). "Protein stickiness, rather than number of functional protein-protein interactions, predicts expression noise and plasticity in yeast". BMC Systems Biology 6: 128. doi:10.1186/1752-0509-6-128. PMC 3527306. PMID 23017156.</ref>

As células do lévedo son [[transfección|transfectadas]] con dous [[plásmido]]s: o ''isco'' ou ''amocelo'' (proteína que interesa fusionada con dominio de unión ao ADN dun [[factor de transcrición]] de lévedo, como Gal4), e a ''presa'' (unha libraría de fragmentos de [[ADNc]] ligados ao dominio de activación do factor de transcrición. A transcrición de [[xene reporteiro|xenes reporteiros]] non se produce a non ser que o ''isco'' e a ''presa'' interaccionen entre si e formen un factor de transcrición funcional. Así, a interacción entre proteínas pode inferirse pola presenza dos produtos resultantes da expresión do xene reporteiro.<ref name=Jukka>{{Cita publicación periódica|last=Westermarck|first=J.|coauthorsautor2=Ivaska, J.; Corthals, G.L.|title=Identification of protein interactions involved in cellular signaling.|journal=Molecular & cellular proteomics : MCP|year=2013|volume=12|issue=7|pages=1752–63|pmid=23481661}}</ref><ref name=Wodak>{{Cita publicación periódica|last=Wodak|first=S.J.|coauthorsautor2=Vlasblom, J.; Turinsky, A.L.; Pu, S.|title=Protein-protein interaction networks: the puzzling riches.|journal=Current opinion in structural biology|year=2013|volume=23|issue=6|pages=941–53|pmid=24007795}}</ref>

Malia a súa utilidade, o sistema de dous híbridos de lévedos ten limitacións, como son: a súa especificidade é relativamente baixa; utiliza lévedos como principal sistema hóspede, o cal pode ser un problema cando se estudan outros modelos biolóxicos; o número de IPPs identificadas é xeralmente baixo porque se perden algunhas IPPs transitorias durante os pasos de purificación;<ref>{{Cita publicación periódica|last=Rajagopala|first=S.V.|coauthorsautor2=Sikorski, P.; Caufield, J.H.; Tovchigrechko, A.; Uetz, P.|title=Studying protein complexes by the yeast two-hybrid system.|journal=Methods|year=2012|volume=58|issue=4|pages=392–9|pmid=22841565}}</ref> e subvalora as [[proteína de membrana|proteínas de membrana]], por exemplo.<ref name=Stelzl>{{Cita publicación periódica|last=Stelzl|first=U.|coauthorsautor2=Wanker, E.E.|title=The value of high quality protein-protein interaction networks for systems biology.|journal=Current opinion in chemical biology|year=2006|volume=10|issue=6|pages=551–8|pmid=17055769}}</ref><ref name=Pets>{{Cita publicación periódica|last=Petschnigg|first=J.|coauthorsautor2=Snider, J.; Stagljar, I.|title=Interactive proteomics research technologies: recent applications and advances.|journal=Current opinion in biotechnology|year=2011|volume=22|issue=1|pages=50–8|pmid=20884196}}</ref> Estas limitacións foron superadas grazas á aparición de variantes do método de dous híbridos de lévedos, como o de dous híbridos de lévedos de membrana (MYTH)<ref name="Pets" /> e o sistema de ubiquitina dividida (''split-ubiquitin system''),<ref name="Wodak" /> que non están limitados ás interaccións que ocorren no núcleo, e o sistema de dous híbridos bacteriano, que se realiza en [[bacteria]]s;<ref>{{Cita publicación periódica|last=Battesti|first=A|coauthorsautor2=Bouveret, E|title=The bacterial two-hybrid system based on adenylate cyclase reconstitution in Escherichia coli.|journal=Methods|year=2012|volume=58|issue=4|pages=325–34|pmid=22841567}}</ref>

A identificación a grande escala de IPPs xerou centos de miles de datos de interaccións, que foron recollidos en bases de datos biolóxicas especializadas, que están áctualizándose decote para proporcionar [[interactoma]]s completos. A primeira destas bases de datos foi a [[Database of Interacting Proteins|Database of Interacting Proteins (DIP)]].<ref name="pmid10592249">Xenarios, I.; Rice, D. W.; Salwinski, L.; Baron, M. K.; Marcotte, E. M.; Eisenberg, D. (2000). "DIP: The database of interacting proteins". Nucleic acids research 28 (1): 289–291. doi:10.1093/nar/28.1.289. PMC 102387. PMID 10592249.</ref> Desde ese momento, o número de bases de datos públicas foise incrementando. As bases de datos poden dividirse en bases de datos primarias, meta-bases de datos, e bases de datos de predición.<ref name=Rivas>{{Cita publicación periódica|last=De Las Rivas|first=J.|coauthorsautor2=Fontanillo, C.|title=Protein-protein interactions essentials: key concepts to building and analyzing interactome networks.|journal=PLoS computational biology|year=2010|volume=6|issue=6|pages=e1000807|pmid=20589078}}</ref>

O coñecemento dos importantes papeis exercidos polas IPPs en numerosos procesos fisiolóxicos e patolóxicos presentou o desafío de intentar esclarecer moitos interactomas. Exemplos de interactomas publicados son o interactoma DREAM específico do [[tiroide]]<ref>{{Cita publicación periódica|last=Rivas|first=M.|coauthorsautor2=Villar, D.; González, P.; Dopazo, X.M.; Mellstrom, B.; Naranjo, J.R.|title=Building the DREAM interactome.|journal=Science China. Life sciences|year=2011|volume=54|issue=8|pages=786–92|pmid=21786202}}</ref> e o interactoma PP1α do [[cerebro]] humano.<ref>{{Cita publicación periódica|last=Esteves|first=S.L.|coauthorsautor2=Domingues, S.C.; da Cruz e Silva, O.A.; Fardilha, M.; da Cruz e Silva, E.F.|title=Protein phosphatase 1α interacting proteins in the human brain.|journal=Omics : a journal of integrative biology|year=2012|volume=16|issue=1-2|pages=3–17|pmid=22321011}}</ref>

A modulación das IPPs é difícil de investigar e está recibindo unha atención crecente da comunidade científica. Varias propiedades das IPPs, como os sitios [[alosterismo|alostéricos]] e puntos quentes, foron incorporadas ás estratexias de deseño de fármacos.<ref>{{Cita publicación periódica|last=Arkin|first=M.R.|coauthorsautor2=Wells, J.A.|title=Small-molecule inhibitors of protein–protein interactions: progressing towards the dream|journal=Nature Reviews Drug Discovery|date=April 2004|volume=3|issue=4|pages=301–317|doi=10.1038/nrd1343}}</ref><ref>{{Cita publicación periódica|last=Chen|first=J.|coauthorsautor2=Sawyer, N.; Regan, L.|title=Protein–protein interactions: General trends in the relationship between binding affinity and interfacial buried surface area|journal=Protein Science|date=2013|volume=22|issue=4|pages=510-515|doi=10.1002/pro.2230}}</ref> A importancia das IPPs como posibles dianas terapéuticas para o desenvolvemento de novos tratamentos é especialmente evidente no cancro, e hai varios ensaios clínicos en marcha nesta área.

Hai fármacos deste tipo xa dispoñibles no mercado para tratar multitude de doenzas. Exemplos son o Titrobifan, inhibidor da glicoproteína IIb/IIIa, usada como un fármaco cardiovascular, e o Maraviroc, inhibidor da interacción CCR5-gp120, utilizada como fármaco anti-VIH.<ref name=Ivanov>{{Cita publicación periódica|last=Ivanov|first=A.A.|coauthorsautor2=Khuri, F.R..; Fu, H.|title=Targeting protein–protein interactions as an anticancer strategy|journal=Trends in Pharmacological Sciences|year=2013|volume=34|issue=7|pages=393–400|doi=10.1016/j.tips.2013.04.007}}</ref>