4.16: Protein Ağı
Bir organizma binlerce farklı proteine sahip olabilir ve bu proteinler bir organizmanın sağlığını sağlamak için işbirliği yapmalıdır. Proteinler diğer proteinlere bağlanır ve işlevlerini yerine getirmek için kompleksler oluşturur. Birçok protein, karmaşık bir protein etkileşimleri ağı oluşturarak diğer birçok protein ile etkileşime girer.
Bu etkileşimler, düğümler ve kenarlar olarak temsil edilen protein-protein etkileşim ağlarını gösteren haritalar aracılığıyla temsil edilebilir. Düğümler, bir proteini temsil eden dairelerdir ve kenarlar, etkileşime giren iki proteini birbirine bağlayan çizgilerdir. Bu ağlar, bir sistemdeki protein-protein etkileşimlerinin karmaşıklığını görselleştirmenin bir yoludur. Bu haritalar, protein komplekslerinde oluşturulanlar gibi hem kararlı etkileşimleri hem de geçici etkileşimleri içerebilir. Bir hücrede, bir organizmada veya belirli bir biyolojik bağlamda meydana gelen protein etkileşimleri toplu olarak "interaktom" olarak adlandırılabilir.
Protein ağları çeşitli biyokimyasal ve hesaplama yöntemleri kullanılarak incelenebilir. Protein etkileşimlerini incelemenin ilk adımlarından biri ilgili proteini diğer ilişkili proteinlerle birlikte izole etmektir. Bu ilgilenilen proteini histidin etiketi gibi bir afinite etiketi ile etiketleyerek gerçekleştirilebilir. Bu etiket daha sonra afinite kromatografisi kullanılarak proteini diğer proteinlerle birlikte ayırmak için kullanılabilir. İzole edilmiş proteinler daha sonra tripsin gibi bir proteaz ile sindirilir ve daha sonra sıvı kromatografi-kütle spektrometresi (LC-MS) kullanılarak analiz edilir. Peptit kütlesi daha sonra kimliğini belirlemek için bilinen protein sekanslarına sahip bir veri tabanı ile karşılaştırılabilir.
Protein-protein etkileşimleri tahmin araçlarının yanı sıra veritabanları kullanılarak hesaplamalı şekilde analiz edilebilir. Deneysel olarak doğrulanmış ve tahmin edilen protein etkileşimlerinden oluşan EMBL-EBI tarafından yönetilen IntAct gibi çeşitli veritabanları vardır. Bu etkileşim ağlarını tahmin etmek için İsviçre Biyoinformatik Enstitüsü tarafından geliştirilen STRING gibi diğer araçlar kullanılabilir.
Protein ağlarının incelenmesi bilinmeyen bir proteinin işlevinin belirlenmesi gibi bilimsel keşiflere yol açabilir. Bu ağlardaki değişiklikleri incelemek sağlıklı ve hastalıklı hücreler arasındaki farkları aydınlatmaya yardımcı olabilir. Bu bilgi hastalıkların tedavisi için ilaç tasarımı gibi önemli uygulamalar için de kullanılabilir. Protein ağlarının analizi hücresel sağkalım için çok önemli olabilecek hücre ölümünün arzu edildiği kanser ve hastalıklarda hedeflenebilen ancak çoğu hastalık için uygun olmayan yüksek oranda bağlantılı düğümleri tanımlayabilir. Öte yandan belirli bir hücre fonksiyonu etkilenirse yalnızca birkaç spesifik yolla etkileşime giren daha az bağlı düğümler hedeflenebilir ve bu da daha az bağlı düğümlerle etkileşime giren ilaçların tasarlanması ile daha az yan etkiye yol açabilir.