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4.2:

Interactions protéine-protéine

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Biologia Molecular
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Protein-protein Interfaces

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De nombreux processus biologiques dépendent des interactions protéine-protéine. En fait, un grand nombre de protéines ont besoin de former des complexes protéiques, ou oligomères, pour exécuter leurs fonctions. Parfois deux ou plus des protéines identiques forment un complexe, tel que le dimère kinésine, qui se compose de deux chaînes de protéines identiques.Dans d’autres cas, différentes protéines ou polypeptides se réunissent pour former une unité fonctionnelle. Par exemple, les microtubules du cytosquelette se composent de dimères alpha et bêta tubuline. Les surfaces de liaison des monomères alpha et bêta tubuline ont des formes complémentaires.Ces formes correspondantes permettent aux monomères de former un grand nombre d’interactions non-covalentes, qui maintiennent ensuite la tubuline alpha et bêta ensemble. Ce type d’interface est un exemple d’une interaction surface-surface. Similaires aux sites de liaison du ligand, les interactions sur l’interface protéine-protéine peuvent impliquer des liaisons non-covalentes et des forces hydrophobes.Cependant, les liaisons disulfure covalentes entre les acides aminés de cystéine sur chaque surface protéique peuvent également jouer un rôle pour les garder ensemble. Pourtant, toutes les interfaces de protéines ne nécessitent pas de surfaces étroitement correspondantes. Par exemple, de nombreuses enzymes, comme la protéine kinase A ici, forme une fente pouvant reconnaître et lier les boucles polypeptidiques de ses partenaires de liaison.Ce type d’interface est appelé interaction surface-chaîne. Un autre type d’interface, connu sous le nom d’interaction hélice-hélice ou superhélice, se forme quand les hélices de deux protéines s’enveloppent l’une autour de l’autre. Cette interface est fréquemment observée dans les protéines qui contiennent des domaines glissière à leucine, tels que les facteurs de transcription eucaryotes.En conclusion, la structure physique et les propriétés chimiques des pièces en interaction détermine le type d’interface entre deux protéines.

4.2:

Interactions protéine-protéine

De nombreuses protéines forment des complexes pour remplir leurs fonctions, ce qui rend les interactions protéine-protéine (PPI) essentielles à la survie d’un organisme. La plupart des PPI sont stabilisése par de nombreuses forces chimiques non covalentes faibles. La forme physique des interfaces détermine la façon dont deux protéines interagissent. De nombreuses protéines globulaires ont des formes très proches sur leurs surfaces, qui forment un grand nombre de liaisons faibles. De plus, de nombreux IPP se produisent entre deux hélices ou entre une fente de surface et une chaîne simple ou polypeptidique.

Diverses méthodes informatiques et biochimiques sont utilisées pour étudier les interfaces protéiques. Les méthodes de laboratoire, telles que la purification par affinité, la spectrométrie de masse et les puces à protéines, peuvent être utilisées pour identifier de nouvelles interactions. La co-immunoprécipitation de protéines et le criblage à deux hybrides de levure sont largement utilisés pour prouver si deux protéines interagissent in vitro.  Les programmes informatiques peuvent prédire les IPP sur la base d’interactions similaires trouvées dans d’autres protéines en comparant les séquences protéiques et les structures tridimensionnelles. D’autres approches informatiques, telles que le profilage phylogénétique, prédisent les IPP sur la base de la coévolution de partenaires de liaison. De plus, l’analyse de fusion de gènes est utilisée pour prédire les partenaires d’interaction en trouvant des paires de protéines fusionnées dans le génome d’autres organismes. 

Les protéines interagissent généralement avec plusieurs partenaires au même moment ou à des moments différents, et elles peuvent contenir plusieurs interfaces d’interaction.  De nombreuses protéines forment de grands complexes qui remplissent des fonctions spécifiques qui ne peuvent être exécutées que par le complexe complet. Dans certains cas, ces interactions protéiques sont régulées ; c’est-à-dire qu’une protéine peut interagir avec différents partenaires en fonction des besoins cellulaires. D’autres analyses informatiques et statistiques classent ces interactions en réseaux, qui sont conservés dans des bases de données d’interactome en ligne. Ces bases de données consultables permettent aux utilisateurs d’étudier des interactions protéiques spécifiques, ainsi que de concevoir des médicaments qui peuvent améliorer ou perturber les interactions à l’interface.

Leitura Sugerida

  1. Koh GC, Porras P, Aranda B, Hermjakob H, Orchard SE. Analyzing protein-protein interaction networks. Journal of Proteome Research. 2012 Apr;11(4):2014-2031.
  2. Laraia L, McKenzie G, Spring DR, Venkitaraman AR, Huggins DJ. Overcoming Chemical, Biological, and Computational Challenges in the Development of Inhibitors Targeting Protein-Protein Interactions. Chem Biol. 2015;22(6):689–703.
  3. De Las Rivas J, Fontanillo C. Protein-protein interactions essentials: key concepts to building and analyzing interactome networks. PLoS Comput Biol. 2010;6(6):e1000807.
  4. Lalonde S, Ehrhardt DW, Loqué D, Chen J, Rhee SY, Frommer WB. Molecular and cellular approaches for the detection of protein-protein interactions: latest techniques and current limitations. Plant J. 2008 Feb;53(4):610-35.
  5. Amos-Binks A, Patulea C, Pitre S, et al. Binding site prediction for protein-protein interactions and novel motif discovery using re-occurring polypeptide sequences. BMC Bioinformatics. 2011;12:225. Published 2011 Jun 2.