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4.2:

Interfaces Proteína-Proteína

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Molecular Biology
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Protein-protein Interfaces

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Muitos processos biológicos dependem das interações proteína-proteína. De fato, um grande número de proteínas necessidade de formar complexos de proteínas, ou oligómeros, para realizar suas funções. Às vezes duas ou mais proteínas idênticas formam um complexo, como este dímer cinesina que consiste em duas cadeias de proteínas idênticas.Em outros casos, diferentes proteínas ou polipeptídeos se juntam para formar uma unidade funcional. Por exemplo, os microtúbulos cito esqueléticos consistem em dímeros alfa e beta da tubulina. As superfícies de ligação dos monômeros alfa e beta da tubulina têm formas complementares.Estas formas correspondentes permitem que os monómeros formem um grande número de interações não-covalentes, que então prendem a alfa e beta tubulina juntas. este tipo de interface é um exemplo de uma interação superfície-superfície. Similar aos sítios de ligação, interações em uma interface proteína-proteína pode envolver ligações não-covalentes e forças hidrófobas.No entanto, ligações covalente dissulfato entre aminoácidos cisteína em cada superfície da proteína também pode desempenhar um papel para mantê-las juntos. Ainda nem todas as interfaces de proteína envolvem de perto superfícies de correspondência. Por exemplo, muitas enzimas, como a proteína quinase A aqui, formam uma fenda que pode reconhecer e ligar loops polipeptídicos de seus parceiros de ligação.Este tipo de interface é conhecido como interação superfície-cadeia. outro tipo de interface, conhecido como interação hélice-hélice ou bobina enrolada, se forma quando hélices de duas proteínas se embrulham em torno umas das outras. Esta interface é observada frequentemente em proteínas que contêm domínios do zíper da leucina, tais como fatores da transcrição eucariótica.Em conclusão, a estrutura física e as propriedades químicas das partes interagindo determinam o tipo de interação entre duas proteínas.

4.2:

Interfaces Proteína-Proteína

Muitas proteínas formam complexos para realizar as suas funções, tornando as interações proteína-proteína (IPP) essenciais para a sobrevivência de um organismo. A maioria das IPP são estabilizadas por numerosas forças químicas não covalentes fracas. A forma física das interfaces determina a forma como as duas proteínas interagem. Muitas proteínas globulares têm formas com correspondências semelhantes nas suas superfícies, que formam um grande número de ligações fracas. Além disso, muitas IPP ocorrem entre duas hélices ou entre uma fenda superficial e uma corrente ou cadeia polipeptídica.

Vários métodos computacionais e bioquímicos são usados para estudar interfaces proteicas. Métodos laboratoriais, como purificação por afinidade, espectrometria de massa, e microarranjos de proteínas, podem ser usados para identificar novas interações. A coimunoprecitação de proteínas e o sistema duplo híbrido de leveduras são amplamente utilizados para fornecer evidências sobre se duas proteínas interagem in vitro.  Programas de computador podem prever IPP com base em interações semelhantes encontradas em outras proteínas, comparando sequências de proteínas e estruturas tridimensionais. Outras abordagens computacionais, como o perfil filogenético, predizem IPP com base na coevolução de parceiros de ligação. Além disso, a análise de fusão genética é utilizada para prever os parceiros de interacção, encontrando pares de proteínas que estão fundidas no genoma de outros organismos. 

As proteínas normalmente interagem com vários parceiros, ao mesmo tempo ou em momentos diferentes, e podem conter mais de uma interface de interação.  Muitas proteínas formam grandes complexos que executam funções específicas que só podem ser realizadas pelo complexo completo. Em alguns casos, essas interações proteicas são reguladas; ou seja, uma proteína pode interagir com diferentes parceiros com base nas necessidades celulares. Outras análises computacionais e estatísticas classificam essas interações em redes, que são curadas em bases de dados interatómicas online. Estas bases de dados pesquisáveis permitem aos utilizadores estudar interações específicas de proteínas, assim como desenvolver fármacos que possam melhorar ou interromper interações na interface.

Suggested Reading

  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.