結構生物化學/蛋白質-蛋白質相互作用網路
蛋白質-蛋白質相互作用網路 是多種蛋白質以不同構象（3D 結構）結合。網路中的節點代表蛋白質，可以與十到數百個其他節點相互作用的節點被認為是樞紐蛋白。樞紐蛋白是必不可少的，並且包含許多不同的結合位點以適應非樞紐蛋白。
理解蛋白質-蛋白質網路的問題在於，一個特定的樞紐蛋白如何能夠與如此多的非樞紐夥伴結合。在某些情況下，外部環境的改變，例如其他結合事件、夥伴濃度、pH 值、離子強度和溫度，會導致結構集合的轉變。但這些變化不足以適應多達數百種蛋白質與同一樞紐結合。
理解蛋白質-蛋白質相互作用的一種新方法是將蛋白質視為基因產物。蛋白質是具有不同氨基酸序列的基因產物。一組特定的基因或相關基因可以具有多個不同的序列、結構和相互作用。每個不同的序列都會導致不同的結構/構象。構象之間的差異可能很小，但一種基因產物可以與許多首選夥伴相互作用。例如，具有四個外顯子和三個內含子的前 mRNA 可以透過外顯子跳躍產生三種不同的 mRNA。這對應於三種具有三種不同蛋白質結構的基因產物，其序列僅有微小的差異。
有幾種細胞機制會導致具有許多構象的不同基因產物。在可變剪接中，外顯子的組合會導致 38,016 種同種型 - 同一蛋白質的不同形式。所有這些同種型都可能由於構象變異而具有不同的蛋白質-蛋白質相互作用，儘管它們被認為是同一蛋白質。在癌症中，p53 是一種由 TP53 基因編碼的 腫瘤抑制蛋白。p53 的同種型具有許多細胞功能。TP53 的突變會產生多個 p53 的基因產物，從而導致癌症。這些 p53 變體可以調節數百個基因和蛋白質。
結論是，儘管網路中的節點是一個蛋白質，但同一蛋白質可以具有多個具有許多構象的基因產物。同一蛋白質的每個節點在序列上可能略有不同，具有不同的三維結構。這些差異允許一個節點在不同的時間與數百個夥伴結合並執行許多重要的生物學功能。[1]
網路方法
[edit | edit source]網路方法有助於確定蛋白質結構中已知位置的特定氨基酸的作用。網路透過將系統分解為一系列連結來簡化複雜系統行為。連結代表蛋白質分子中氨基酸的相鄰位置。由於蛋白質以這種方式連線，並且蛋白質結構網路僅透過其他幾個氨基酸元素相互連線，因此我們可以確定摺疊機率。具有更密集的蛋白質結構網路的蛋白質更容易摺疊，並且隨著蛋白質結構變得更緊湊，摺疊機率會增加。
網路方法也可以應用於預測蛋白質的活性中心。活性中心是蛋白質片段，在其相應的蛋白質顯示的酶功能的催化反應中起關鍵作用。科學家已經使用遠端網路拓撲結構建立了網路骨架，從中他們可以僅研究對整個蛋白質的資訊流至關重要的側鏈。網路分析表明，活性中心在蛋白質結構網路中佔據中心位置，通常具有許多鄰居，在其鄰域中給出獨特的連結，整合整個網路的通訊，不參與普通殘基的浪費行為，並收集和協調網路中的大部分能量。[2]
術語
[edit | edit source]- 熱點 - 蛋白質結合位點的必需氨基酸沉積物，具有特別高的結合自由能。可以聚集形成密集的“熱點區域”。
- 活性中心 - 蛋白質片段，在其相應的蛋白質顯示的酶功能的催化反應中起關鍵作用。
- 結合位點 - 位於結合介面處的氨基酸側鏈。
- 中心殘基 - 除了結合位點和命中點之外，還包含催化殘基（活性中心）。
- 創造性元素：所有網路元素中最不專業和最優秀的，可以遠離網路的其餘部分獨立生存。這就是它們不斷改變聯絡的原因。它們必須連線到彼此之間沒有直接連線的元素，這樣它們就不會產生可能導致永久變化的大量累積紊亂。
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