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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)
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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
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Prédiction des réseaux d'interactions
● L'interactome
● Ontologie des gènes
● Bases de Données
● Prédictions des interactions protéine-protéine
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L'interactome...
● Le genome,
● Le transcriptome,
● Le protéome,
● L'interactome,
● Le métabolome...
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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...
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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?
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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
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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
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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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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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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 – 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
● 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
● 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.
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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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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