蛋白質(zhì)是如何在開花植物的細(xì)胞類似于Twitter或Facebook社交網(wǎng)絡(luò)嗎?以及如何可能這兩個(gè)相關(guān)病原體的方式使植物或人生病嗎?Shahid穆赫塔爾博士和他的同事們?cè)诓骱舶⒗婉R大學(xué)合作研究解決這些問題與孟德爾研究所的研究人員,奧地利的維也納。利用系統(tǒng)生物學(xué),他們成功地識(shí)別未知蛋白質(zhì)目標(biāo)在開花植物擬南芥植物病原體,使用一些相同的方法用于分析社交網(wǎng)絡(luò)或生物網(wǎng)絡(luò)。他們說,他們的理論框架,可以幫助分析其他物種之間的相互作用,揭示病原體接觸點(diǎn)。

在社會(huì)網(wǎng)絡(luò),一個(gè)人可以地圖追隨者之間的連接或在Twitter和Facebook上的朋友。少數(shù)人會(huì)有一個(gè)巨大的連接數(shù),有些人會(huì)有很多,絕大多數(shù)會(huì)少得多。這些連接類似于航空公司的地圖路線地圖,和網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)拓?fù)涮匦?如集線器和瓶頸。分析社交網(wǎng)絡(luò)使得專家來識(shí)別人的“最佳信息傳播者。”

同樣,對(duì)生物學(xué)、破譯一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)或細(xì)胞內(nèi)大分子之間的生命可以幫助發(fā)現(xiàn)小說在這些復(fù)雜的系統(tǒng)組件,并提供生物見解和可測(cè)試的假設(shè)。

一個(gè)生物網(wǎng)絡(luò)是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的相互作用。這種網(wǎng)絡(luò)一直在研究生物等植物,人類和蛔蟲。這些蛋白質(zhì)相互作用的網(wǎng)絡(luò)圖,表示蛋白質(zhì)的操作與其他合作伙伴一起,稱為蛋白質(zhì)interactome。

穆赫塔爾在一項(xiàng)研究發(fā)表在《自然通訊,生物學(xué)系助理教授,阿拉巴馬大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院,與同事一起UAB的孟德爾研究所,分析了兩種不同的interactomes。第一個(gè)是全球蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)interactome模式植物a芥葉細(xì)胞內(nèi),稱為擬南芥interactome。他們也分析了另一個(gè)更具體的蛋白質(zhì)interactome受體在細(xì)胞表面,使植物看,聽,聞和應(yīng)對(duì)環(huán)境線索和dangers-especially強(qiáng)病原體。這第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)被稱為細(xì)胞表面interactome。

對(duì)于細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì),他們第一次與超過4300個(gè)擬南芥蛋白質(zhì)編碼基因5類的可以觀察到的特征,稱為表型。五個(gè)表型組所需基因植物的生存是必不可少的;形態(tài)的基因控制植物的形狀或外形;基因的細(xì)胞或生化過程;有條件的基因,突變顯示只有當(dāng)植物受到壓力的影響像缺水或極端溫度;沒有已知的表現(xiàn)型和基因。

當(dāng)他們的表型相關(guān)蛋白質(zhì)interactome網(wǎng)絡(luò)映射他們之前,他們發(fā)現(xiàn)的大型樞紐和瓶頸節(jié)點(diǎn)豐富條件為重要基因表型的基因和枯竭。這與有爭(zhēng)議的centrality-lethality規(guī)則在酵母蛋白質(zhì)interactomes,大型樞紐和瓶頸節(jié)點(diǎn)豐富必需基因。

病原體的擬南芥植物細(xì)胞能夠注入病原體的蛋白質(zhì),這些蛋白質(zhì)注入“效應(yīng)”操縱植物病原體的網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)。穆赫塔爾和同事先前構(gòu)造的兩種間植物-病原互作網(wǎng)絡(luò)之間的病原體效應(yīng)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和擬南芥蛋白質(zhì)。

研究小組發(fā)現(xiàn),大型樞紐擬南芥interactome組成只有6.5%的目標(biāo)病原體的效應(yīng)蛋白,這是一個(gè)有限的方式使用網(wǎng)絡(luò)生物識(shí)別目標(biāo)。但是,當(dāng)研究者們采用了一種稱為加權(quán)k層分解的方法來確定最好的“信息傳播者,類似于社交網(wǎng)絡(luò)的最新分析,擬南芥蛋白質(zhì)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部層k層分解給病原體效應(yīng)發(fā)現(xiàn)率33%的目標(biāo)。

因此,k層分解分析超過其他中心措施效應(yīng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。

為了驗(yàn)證這一點(diǎn),然后看著一個(gè)無關(guān)的網(wǎng)絡(luò),細(xì)胞表面interactome。這些細(xì)胞表面蛋白質(zhì)使植物來感知周圍的環(huán)境。35 k層分析預(yù)測(cè),這些細(xì)胞表面蛋白的最具影響力的信息傳播者。當(dāng)內(nèi)部的部分細(xì)胞表面蛋白質(zhì)檢測(cè)蛋白質(zhì)相互作用效應(yīng)從兩假單胞菌,研究人員能夠識(shí)別七以前未知的效應(yīng)指標(biāo),發(fā)現(xiàn)率為40%。

研究者突變體的七個(gè)效應(yīng)目標(biāo),發(fā)現(xiàn)所有的新發(fā)現(xiàn)目標(biāo)顯示病原體生長(zhǎng)的變化在擬南芥植物葉片突變。

“我們的以網(wǎng)絡(luò)為中心的方法,”研究人員寫道,“激動(dòng)人心的潛在適用性不同內(nèi)部和跨物種的interactomes,包括人類蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò),在宿主-病原體接觸點(diǎn)努力解開,同時(shí)促進(jìn)靶向治療策略的設(shè)計(jì)。”