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Interactions protéine-protéine. James Sturgis. octobre 2005. Interactions protéine-protéine: des réseaux globales à l'atome...

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Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

Interactions protéine-protéine:

des réseaux globalesà l'atome...

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

Interactions protéine-protéine

● Introduction et Prédiction des réseaux d'interactions (JS)

● Mesure des réseaux d'interactions (EB)

● Interactions des récepteurs a tyrosine kinase (PH)

● Interactions du système Tol-Pal (RL)

● Mesure quantitative d'interactions (JS)

● Mesure d'interactions par fluorescence (JS)

● Interactions d'atome (JPD)

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

Interactions protéine-protéine

● Les choses a définir...

– les partenaires,

– les conditions,

– les affinités,

– les raisons,

– les structures.

● Les questions...

– qui

– quand

– comment

– pourquoi

– comment bis

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

Prédiction des réseaux d'interactions

● L'interactome

● Ontologie des gènes

● Bases de Données

● Prédictions des interactions protéine-protéine

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

L'interactome...

● Le genome,

● Le transcriptome,

● Le protéome,

● L'interactome,

● Le métabolome...

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

L'interactome...

● Le genome,

● Le transcriptome,

● Le protéome,

● L'interactome,

● Le métabolome...

Definition:

La liste de toutes les interactions entre les macro­molécules de la cellule...

protéine­protéine protéine­ADNADN­ARN ARN­protéine...

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

L'interactome...

● Le nombre de gènes du génome ne semble pas suivre la complexité de l'organisme...

– E. coli ~4,200

– S. cerevisiae ~6,300

– H. sapiens ~30,000

● La complexité de différentes organismes est en grande partie un réflection de leur interactome?

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

L'interactome...

● Comment identifié l'interactome?

– Méthodes classiques (basse debit)● co-immunoprécipitation, co-cristallisation, génétique etc.● fiable mais cher...

– Méthodes haut débit● TAP tag, double hybride, LC-MS-MS● attention aux faux-positives et faux-négatives...

– Prédictions● Le moins cher mais fiable?

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Ontologie des gènes

● Annotation des gènes dépend de l'organisme...

● Difficile à comparer les réseaux d'interaction de façon automatique et objective

● Problème de paralogues et orthologues

● Développement d'une langage commun d'annotation

● GO et COG

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

GO

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

GO

● Ontologie = Abstraction d'être!

● www.geneontologie.org

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GO - Objectives

● Permettre la représentation des concepts pour la classification de connaissances biologiques:

– Processus biologique

– Composant cellulaire

– Fonction moléculaire

● Développer une langage d'annotation utilisable pour tout organisme

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

GO – Concepts

● Fonction moléculaire (quoi?)

– activité d'ATP'ase ou liaison de glucides...

● Processus biologique (pourquoi?)

– mitose ou métabolism de purines...

● Composant cellulaire (ou?)

– noyaux ou telomère ou ARN-polymèrase II holoenzyme...

● Les concepts ne sont pas exclusive

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GO - concepts

cellular component

biological process

molecular function

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COG - « cluster of orthogolous groups»

● www.ncbi.nlm.nih.gov/COG

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COG - méthode

● « Mutual best match »

genome1 genome2 genome1 genome2genome1 genome2

COG

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COG - méthode

● Liens entre multiples génomes

Oui Non

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COG

● Extension de l'idée d'un gène

● Classification de fonction

● Abstraction du génome d'origine

● Outil pour

– analyse phylogénomique

– alignements multiples

– contexte génomique....

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COG et GO

● COG

– plus adapté aux procaryotes

– et « génétique »

● GO

– plus adapté aux eucaryotes

– et « fonctionnelle »

● Ils ne sont pas exclusives mais difficilement compatible pour l'instant.

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Bases de données: Interactome

● DIP « database of interacting proteins »

● EMBL-EBI Interact

● BIND « Biomolecular interaction network database »

● MIPS « Mammalian protein-protein interaction database »

● GRID « general repository for interaction datasets »

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DIP

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DIP

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DIP

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DIP

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DIP

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DIP

SecA SecG

SecB

SecY

FtsQ

OxaASecE

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EBI Intact

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EBI Intact

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Bases de Données

● Plusieurs bases sont disponibles

● Hétérogènes

● Problème de pollution avec bruit...

– difficile à savoir les interactions qui sont importants sans contexte ...

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Pause....

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Prédiction d'interactions

● Basée sur des données expérimentales

– a partir de séquences

– comparaison de voies

– « docking » protéine-protéine

– co-expression ou co-régulation

● Basée sur des données génomiques

– co-évolution

– co-localisation

– fusion de gènes

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Prédiction – Interprets

● Prédiction d'une interaction à partir de deux séquences...

– speedy.embl-heidelberg.de/people/patrick/interprets

– Est-possible que mes deux protéines interagissent, et si oui comment?

– Méthode basé sur la conservation d'interfaces d'interaction protéine-protéine

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Prédiction – Interprets

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Prédiction – Pathblast

● Comparaison d'interactions avec ceux de la levure

– w ww.pathblast.org/bioc/pathblast/blastpathway.jsp

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Prédiction – STRING

● « Search Tool for Retreiving Interacting Genes/Proteins »

– Interactions pas forcement physique...

– //string.embl.de/

– Quatre sources d'information● Contexte génomique● Information des méthodes haut-débit● Co-expression conservé (transcriptome et protéome)● Connaissances antérieurs (MIPS et PubMed)

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Prédiction – STRING

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Prédiction – STRING

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Prédiction – STRING

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Prédiction – STRING

● Contexte génomique (COG)

● Les gènes on co-évolués si ils sont présent ou absent ensemble

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Prédiction – STRING

● Contexte génomique (COG)

● Les gènes on co-localise si les gènes sont proches sur le chromosome

– Lien fonctionnelle

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Prédiction – STRING

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Prédiction – STRING

● Les gènes sont co-évolués si ils sont présents ou absents ou modifiés ensemble.

Co­évolution

Génomes bactériens

BL

AST

 sco

res 

norm

alis

és

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Prédiction – STRING

● Les gènes sont co-évolués si ils sont présents ou absents ou modifiés ensemble.

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

Prédiction – STRING

● Difficultés et limitations de co-localisation et co-évolution...

– souvent difficile a trouver les orthologues

– les paralogues cause des difficultés

– des iso-protéines non-paralogues

– pas d'information pour des ORF'ans

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Prédiction – STRING

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Prédiction – STRING

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Prédiction – STRING

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Prédiction – STRING

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

Conclusions

● Autour de 100,000 interactions dans les bases de données

● Un taux élevé de faux positives et négatives possible voir probable

● Problème d'hétérogénéité de nomenclature (ontologie)

Interactions protéine­protéine. James Sturgis. octobre 2005.

Conclusions

● Pour l'instant une mesure de l'interactome possible

– pas de quantification stochiométrie ou affinité

– pas une idée de la dynamique (interactions statiques dynamiques ou fonctionnelles)

– pas une idée de la nécessité des interactions.

● Les prédictions sont possibles et souvent intéressants