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Protein–protein interaction #
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Biology
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단백질-단백질 상호작용(Protein–protein interaction, 이하 PPI) 은 생물학 네트워크 중 하나로 세포 내에서 다양한 신호전달 경로 및 대사, 전사 네트워크를 매개하는 기능적인 핵심 단위이다. 세포의 외부자극 및 환경에 따른 반응은 세포 내부의 PPI의 변화를 통해 일어난다. 따라서 특정 세포의 단백질-단백질 상호작용 네트워크는 해당 세포의 기능을 이해하는데 포괄적인 실마리를 제공할 수 있다.

PPI의 예시는 Signal transduction, Signals propagation, transport across membranes, cell metabolism, muscle contraction 등이 있으며 실험적으로는 yeast2 hybrid 스크리닝, affinity purification coupled to mass spectrometry 등의 방법이 있다.

실제 세포 내 PPI는 특정 세포조건과 시간정보를 포함하고 있지만 이러한 메타정보는 공개된 PPI 데이터베이스에서 대부분 알려져 있지 않다. 이런 한정적인 데이터만으로도 상호작용하는 단백질들이 그렇지 않은 단백질보다 유사기능을 가질 확률이 높다는 가정 하에 많은 유전자의 기능이 이런 식으로 밝혀내고 있다.

PPI 를 한데 모으면 하나의 큰 네트워크로 표현할 수 있는데, 이 네트워크 중 일부는 protein complex를 구성하기도 하고, 신호전달 경로에서의 일시적인 상호작용에 해당되기도 한다. 주로 protein complex를 구성하는 PPI는 영구적인 상호작용을 하며, 일시적인 상호작용에 해당하는 PPI는 세포 조건이나 세포주기 등의 조건에 따라 동적으로 변한다.

PPI를 규명하는 방법은 생화학적 실험으로 한두 관심 단백질에 대한 소규모 방법(low-throughput)으로 co-IP, immunoprecipitation 등이 있으며, 대규모 방법(high-throughput) 으로는 AP -MS, Yeast-two-hybrid 방법 등이 있다. 대규모 방법 역시 모든 단백질간 상호작용 유무를 측정하기가 현실적으로 불가능함으로 관심 단백질을 중심으로 이에 상호작용하는 모든 단백질을 규명한다. 주로 수십~수백개 수준이다.

PPI 데이터베이스는 개별 연구논문에 나온 데이터를 큐레이션하여 제공하는 DB부터, 여러 데이터베이스를 통합하거나 추가 데이터를 예측하여 제공하는 DB가 있다. 또한 PPI 예측연구에 Gold-standard 데이터로 주로 사용되는 DB도 있다(CORUM, Negatome). 캐나다에서 최초로 공개된 BIND의 경우, 현재 Thomson Scientific에서 유료로 제공한다. 비슷한 유료모델로 Molecular Connection사의 NetPro가 있다.

Primary DB는 IMEx 컨소시엄(IntAct, MINT, DIP, InnateDB 등)으로 점차 하나의 DB로 통합관리되고 있다. 사실 대부분 업데이트가 중지되었다. 크게 BioGRID(미국, 캐나다)와 IMEx 컨소시엄의 중심인 IntAct(유럽)만 활성화 중이다. 나머지는 예측데이터를 포함한 Meta DB나 생물종별 집중된 데이터베이스로 구분된다.

언급했듯이 공개된 PPI 데이터의 한계는 정확한 세포조건이 부재하다는 것이다. 이에, 특정 세포조건에서 대규모의 PPI를 규명한 데이터셋은 별도로 존재한다. 아래 정보는 해당 세포조건에서의 PPI를 예측하는데 중요한 참고자료로 활용될 수 있다. 이게 진정한 고품질 메뉴얼 큐레이션의 정수다.

  • BCI: B-Cell-specific Interactome
  • ESCAPE: Embryonic Stem Cell(ESC)-specific PPIs
  • InnateDB: mammalian innate immune response network
  • PrimesDB: EGFR/ERBB signalling network in colorectal cancer

그 외에 최근에 BioPlex 라는 연구를 통해서 human 에서 새롭게 대규모로 밝혀진 PPI가 대량의 정보를 제공하고 있다.

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