Αφηρημένο

Πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι οι νοηματικές μεταλλάξεις θα μπορούσαν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην καρκινογένεση. Ωστόσο, ο βαθμός στον οποίο οι μεταλλάξεις του καρκίνου θα μπορούσε να επηρεάσει βιομοριακές αλληλεπιδράσεις παραμένει ασαφής. Εδώ, θα χαρτογραφήσει μεταλλάξεις εσφαλμένου νοήματος γλοιοβλαστώματος επί της πρωτεΐνης interactome άνθρωπο, μοντέλο τις δομές των προσβεβλημένων συμπλοκών πρωτεΐνης και να αποκρυπτογραφήσει την επίδραση των μεταλλάξεων επί της πρωτεΐνης-πρωτεΐνης, πρωτεΐνης-νουκλεϊκού οξέος και διασυνδέσεις δέσμευσης πρωτεΐνης-ιόντων. Παρά το γεγονός ότι μερικές μεταλλάξεις εσφαλμένου νοήματος over-σταθεροποίηση πρωτεϊνικών συμπλοκών, βρήκαμε ότι η συνολική επίδραση των μεταλλάξεων είναι αποσταθεροποιητική, ως επί το πλείστον επηρεάζουν την ηλεκτροστατική συνιστώσα της πρόσδεσης ενέργειας. Δείξαμε επίσης ότι οι μεταλλάξεις στις διασυνδέσεις οδήγησαν σε πιο δραστικές αλλαγές των φυσικοχημικών ιδιοτήτων αμινοξέων από τις μεταλλάξεις που συμβαίνουν έξω από τις διασυνδέσεις. Ανάλυση μεταλλάξεων γλοιοβλαστώματος για διασυνδέσεις μας επέτρεψε να διαστρωμάτωση αλληλεπιδράσεις σχετίζονται με τον καρκίνο, τον εντοπισμό πιθανών γονιδίων του οδηγού, και να προτείνει δύο δωδεκάδες επιπλέον βιοδείκτες του καρκίνου, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που ειδικά για τις λειτουργίες του νευρικού συστήματος. Μια τέτοια ανάλυση προσφέρονται επίσης διορατικότητα στο μοριακό μηχανισμό των φαινοτυπικών αποτελεσμάτων των μεταλλάξεων, συμπεριλαμβανομένων των επιπτώσεων στην συγκρότημα σταθερότητα, δραστικότητα, δεσμευτική και ποσοστό του κύκλου εργασιών. Ως αποτέλεσμα της μεταλλαγμένης πρωτεΐνης και ανάλυση του δικτύου γονίδιο, παρατηρήσαμε ότι οι αλληλεπιδράσεις των πρωτεϊνών με μεταλλάξεις χαρτογραφούνται σε διεπαφές είχαν υψηλότερες ιδιότητες συμφόρησης σε σύγκριση με τις αλληλεπιδράσεις με μεταλλάξεις αλλού επί της πρωτεΐνης ή ανεπηρέαστη αλληλεπιδράσεις. Τέτοιες παρατηρήσεις δείχνουν ότι τα γονίδια με μεταλλάξεις που επηρεάζουν άμεσα τις ιδιότητες δέσμευσης πρωτεΐνης κατά προτίμηση βρίσκονται σε κεντρικές θέσεις του δικτύου και μπορεί να επηρεάσει την κρίσιμη κόμβους και ακμές σε δίκτυα μεταγωγής σήματος

Παράθεση:. Nishi Η, Tyagi Μ, Teng S, Shoemaker BA , Hashimoto Κ, Alexov Ε, et al. (2013) Cancer εσφαλμένου νοήματος μεταλλάξεις Alter Ιδιότητες πρόσδεσης των πρωτεϊνών και των Δικτύων της αλληλεπίδρασής τους. PLoS ONE 8 (6): e66273. doi: 10.1371 /journal.pone.0066273

Επιμέλεια: Attila Gürsoy, Πανεπιστήμιο Koc, Τουρκία

Ελήφθη: 20 του Δεκέμβρη του 2012? Αποδεκτές: 2η Μαΐου του 2013? Δημοσιεύθηκε: 14, Ιουνίου, 2013

Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης, χωρίς όλα τα πνευματικά δικαιώματα, και δεν μπορεί να αναπαραχθεί ελεύθερα, διανεμηθεί, να μεταδοθεί, τροποποιηθεί, χτισμένο πάνω, ή ειδάλλως να χρησιμοποιηθεί από οποιονδήποτε για οποιονδήποτε νόμιμο λόγο. Το έργο γίνεται διαθέσιμα υπό την Creative Commons CC0 αφοσίωση δημόσιο τομέα

Χρηματοδότηση:. Η εργασία αυτή υποστηρίχθηκε από το εσωτερικό ερευνητικό πρόγραμμα της Εθνικής Βιβλιοθήκης της Ιατρικής στις ΗΠΑ Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας. Κ.Η. εν μέρει υποστηρίχθηκε από μια JSPs Research Fellowship από την Ιαπωνία Εταιρείας για την Προώθηση της Επιστήμης. ΕΑ υποστηρίχθηκε εν μέρει από το Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας, Εθνικό Ινστιτούτο Γενικών Ιατρικών Επιστημών, χορηγεί αριθμό R01GM093937. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

οι περισσότεροι καρκίνοι χαρακτηρίζονται από γενετική αστάθεια η οποία θεωρείται ότι είναι ένας από τους σημαντικούς παράγοντες που οδηγούν την ανάπτυξη του όγκου [1]. Αυτές οι γενετικές διαταραχές δυνητικά να οδηγήσει σε ανώμαλη ενεργοποίηση ογκογονιδίου ή /και γονίδιο καταστολής αδρανοποίηση του όγκου. Σύμφωνα με την έννοια της «ογκογονιδίου εθισμός», τα καρκινικά κύτταρα εξαρτάται από τη δραστικότητα του σε έναν ή σε λίγους ογκογονίδια για πολλαπλασιασμό και την επιβίωση [2] τους. Αλλαγμένη δραστικότητα των ογκογονιδίων και καταστολείς όγκου μπορεί να προκληθεί από γονίδιο ενισχύσεις, ενισχυμένη ή μειωμένη μεταγραφή ή μετάφραση. Ταυτόχρονα, οι μεταλλάξεις εσφαλμένου νοήματος μπορεί επίσης να παίζουν ένα πολύ σημαντικό ρόλο στην καρκινογένεση [3]. Συμβάλλοντας παράλληλα σημαντικά στην ογκογένεση, η πλειοψηφία των μεταλλάξεων θεωρούνται ουδέτερες (

δηλαδή

«επιβάτης» μεταλλάξεις), και μόνο λίγα είναι υπό θετική επιλογή σε καρκινικά κύτταρα (

δηλαδή

«οδηγός» μεταλλάξεις) [3], [4]. Διάφορες μέθοδοι έχουν εφαρμοστεί για να προβλέψει τα δηλητηριώδη αποτελέσματα των μεταλλάξεων [5], [6], για να βρει θετικά επιλεγμένα μεταλλάγματα και να γίνει διάκριση μεταλλάξεων οδηγού από επιβάτη [7], [8]. Ωστόσο, προβλεπτική ικανότητα τους παραμένει περιορισμένη, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το επίπεδο της εξελικτικής διατήρησης [9] και ο ρυθμός μετάλλαξης υπόβαθρο το οποίο είναι δύσκολο να προσδιοριστεί για κάθε δείγμα [10]. Επιπλέον, τα πρόσφατα αποτελέσματα δείχνουν ότι η μεγάλη πλειοψηφία των μόνων παραλλαγές νουκλεοτιδίου προβλέπεται να είναι λειτουργικά σημαντικό είναι σπάνιες (με συχνότητα έλασσον αλληλόμορφο λιγότερο από 0,5%) [11], καθιστώντας τέτοιες σπάνιες παραλλαγές ασθένειες που σχετίζονται δύσκολο να ανιχνευθούν.

Πολλά δίκτυα σηματοδοσίας απορυθμισμένη στον καρκίνο και περιλαμβάνουν ένα πυκνό δίκτυο αλληλεπιδράσεων πρωτεΐνης-πρωτεΐνης. Ως εκ τούτου, ο χαρακτηρισμός του καρκίνου που σχετίζονται με τα δίκτυα αλληλεπίδρασης πρωτεΐνης είναι απαραίτητη για την κατανόηση των μοριακών μηχανισμών καρκινογένεσης. Πρόσφατα, νέες στρατηγικές έχουν προταθεί για τον εντοπισμό βασικές ενότητες του δικτύου και ογκογονίδια οδηγού συνδυάζοντας αντίγραφο παραλλαγές αριθμό, νοηματικές μεταλλάξεις και τη χαρτογράφηση πιθανών γονιδίων ογκογόνο οδηγού σε δίκτυα αλληλεπίδρασης πρωτεϊνών υψηλής απόδοσης [12], [13], [14]. Ως αποτέλεσμα αυτών των μελετών, νέα γονίδια που σχετίζονται με τον καρκίνο και λειτουργικώς συνδέονται modules γονίδιο στόχο μεταλλάξεις καρκίνος οδηγός ταυτοποιήθηκαν [13], [14], [15].

Επιπλέον, πρωτεΐνες αναγνωρίζουν και δεσμεύουν τους συγκεκριμένων στόχων σε ένα εξαιρετικά κανονικό τρόπο και την ιδιαιτερότητα αυτών των αλληλεπιδράσεων καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τις διαρθρωτικές και φυσικοχημικές ιδιότητες των δεσμευτικών διασυνδέσεις. Πρόσφατα, δομικές σύμπλοκα ασθένειες και σχετίζονται με τον καρκίνο πρωτεΐνες αναλύθηκαν [16], [17], [18], [19], που δείχνουν ότι τα σύμπλοκα πρωτεΐνης σχετιζόμενα με τη νόσο έχουν διακριτές συνδετικές ιδιότητες? Ειδικότερα, μπορούν να περιέχουν πολλαπλά έμπλαστρα interface, επιτρέποντας αλληλεπιδράσεις με πολλές άλλες πρωτεΐνες [16], και οι μεταλλάξεις σε διάφορα μπαλώματα θα μπορούσε να προκαλέσει πλειοτροπικές επιδράσεις της νόσου [20]. Επιπλέον, πολλές μεταλλάξεις ασθένεια που βρίσκεται στην πρωτεΐνη-πρωτεΐνη διεπαφές [21], [22], [23], μια τάση που είναι ιδιαίτερα έντονο για μεταλλάξεις εσφαλμένου νοήματος καρκίνο [20]. Τέτοιες παρατηρήσεις τονίζουν γενικά την σημασία της μελέτης των επιπτώσεων των μεταλλάξεων του καρκίνου στις αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών και δεσμευτική διασυνδέσεις τους ειδικότερα.

Πολλά ογκογονίδια, καταστολείς όγκων και οι μεταλλάξεις τους, έχουν αναγνωριστεί ως βασικοί παράγοντες στον καρκίνο σηματοδότησης γεγονότων. Ωστόσο, μόνο λίγα έχουν βρεθεί σε διάφορα είδη καρκίνου ταυτόχρονα. Τέτοια ετερογένεια περιπλέκει τον εντοπισμό των βασικών παραγόντων που παρέχουν επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε καρκινικά κύτταρα. Στη μελέτη μας χρησιμοποιήσαμε μια σειρά μεταλλάξεων που προέρχονται από ασθενείς με γλοιοβλάστωμα, που μας επιτρέπει να περιορίσετε την ετερογένεια των φαινοτυπική απάντηση για να κατανοήσουμε καλύτερα τις σχέσεις γονοτύπου-φαινοτύπου. Γλοιοβλάστωμα είναι η πιο κακοήθης μορφή των όγκων του εγκεφάλου, σύμφωνα με την ΠΟΥ κατάταξη [24]. Πρόσφατα, ο καρκίνος Genome Atlas (TCGA) και άλλα έργα παρέχονται δεδομένα μετάλλαξη των ασθενών γλοιοβλαστώματος σε μεγάλη κλίμακα [25], [26]. Οκτώ εν δυνάμει γονίδια οδηγός εντοπίστηκαν στην γλοιοβλαστώματα, και χαρτογράφηση μεταλλαγμένα γονίδια σε βιοχημικές οδούς που αναφέρονται αρκετές διαδεδομένες πορείες που περιείχαν μεταλλαγμένα γονίδια οδηγού [25], [26], [27]. Ειδικότερα, οι μεταβολές γονιδιώματος που βρέθηκαν σε διάφορα βασικά μονοπάτια παρατηρήθηκαν να είναι αμοιβαία αποκλειόμενα σε κάθε μονοπάτι, που δείχνουν προς την επαρκή επιλεκτικό πλεονέκτημα από αυτές τις λίγες αλλαγές για τα καρκινικά κύτταρα [25].

Πρόσφατα, έχουμε χαρτογραφήσει την ανθρώπινη πρωτεΐνη interactome χρήση διαρθρωτικών σύμπλοκα τα οποία μας επέτρεψε να αποκρυπτογραφήσει το αποτέλεσμα των μεταλλάξεων γλοιοβλαστώματος εσφαλμένου νοήματος επί πρωτεΐνης-πρωτεΐνης, πρωτεΐνης-νουκλεϊκού οξέος, τις διεπαφές σύνδεσης πρωτεΐνης-ιόντων και θέσεις φωσφορυλίωσης σε αυτή τη μελέτη (Σχήμα 1). Εδώ, δείχνουμε ότι οι μεταλλάξεις στις δεσμευτικές διεπαφές οδηγήσει σε πιο δραστικές αλλαγές των φυσικοχημικών ιδιοτήτων αμινοξέος από μεταλλάξεις που δεν μπορεί να αντιστοιχιστεί σε διασυνδέσεις. Επιπλέον, βρήκαμε ότι οι μεταλλάξεις στις διασυνδέσεις μεταξύ πρωτεϊνών έχει τη συνολική αποσταθεροποιητικά αποτελέσματα και ως επί το πλείστον επηρεάζουν την ηλεκτροστατική συνιστώσα της πρόσδεσης ενέργειας, καθώς και την τοπολογία των δικτύων αλληλεπίδρασης πρωτεΐνης-πρωτεΐνης. Είναι σημαντικό, έχουμε εντοπίσει πιθανές μεταλλάξεις οδηγού και τα γονίδια, μερικά από τα οποία είναι συγκεκριμένα για τη λειτουργία του νευρικού συστήματος. Έχουμε συμπληρώσει τα ευρήματά μας προτείνοντας των μοριακών μηχανισμών της φαινοτυπική επίδραση των μεταλλάξεων.

Στο βήμα 1 θα χαρτογραφηθεί 695 μεταλλάξεις απουσίας από 598 ανθρώπινα γονίδια σε ακολουθίες πρωτεϊνών. Στη συνέχεια, αλληλουχίες πρωτεϊνών ερώτημα ευθυγραμμίστηκαν προς ομόλογες, προσδιορίζονται πειραματικά οικοδομικών συγκροτημάτων (στάδιο 2), που μας επιτρέπει να συμπεράνουμε ερώτημα-ειδικές αλληλεπιδράσεις με άλλες πρωτεΐνες, νουκλεϊνικά οξέα και ιόντα (στάδιο 3). Για αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης, χαρτογραφήσαμε τους εταίρους αλληλεπίδρασης με το αντίστοιχο ανθρώπινες πρωτεΐνες τους (στάδιο 4α), που μας επιτρέπει να βρούμε 160 πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ 150 γονίδια με μεταλλάξεις που επηρεάζουν τις διεπαφές αλληλεπίδρασή τους. Στο βήμα 4β, συγκρίναμε τις δομές του αδιατάρακτου πρωτεΐνης άγριου τύπου και της μεταλλαγμένης πρωτεΐνης εκτελώντας υπολογισμούς ελαχιστοποίηση ενέργειας και τον καθορισμό δεσμευτικών ενέργειας διαφορές.

Η

Αποτελέσματα και Συζήτηση

Καρκίνος Μεταλλάξεις θα μπορούσε να επηρεάσει φωσφορυλίωση τοποθεσίες

Πολλές πρωτεΐνες που παίζουν σημαντικό ρόλο στον καρκίνο μπορούν επίσης να συμμετέχουν σε πορείες σηματοδότησης, συνήθως μεσολαβεί σημάτων μέσω γεγονότα φωσφορυλίωσης. Προηγουμένως, σωματικές μεταλλάξεις καρκίνο είχαν δείξει ότι ενδεχομένως να προκαλέσει αύξηση ή απώλεια θέσεων φωσφορυλίωσης [29]. Ως εκ τούτου, υποθέσαμε ότι οι μεταλλάξεις γλοιοβλάστωμα μπορεί επίσης να επηρεάσει θέσεις φωσφορυλίωσης, ενδεχομένως διαταράσσουν την ροή των σημάτων μέσω της απώλειας των θέσεων. Συλλέξαμε 2.825 θέσεις φωσφορυλίωσης από την PhosphoSitePlus [30], Phospho.ELM [31] και PHOSIDA [32] βάσεις δεδομένων οι οποίες περαιτέρω επαληθεύονται από το λογισμικό GPS [33]. Ενώ 94 θέσεις μετάλλαξης στα υπολείμματα Ser /Thr /Tyr θα μπορούσε να είναι δυνητικά φωσφορυλιωμένη, βρήκαμε ότι 6 από τα 94 sites επικαλύπτεται σημαντικά με θέσεις φωσφορυλίωσης (p-value ακριβής δοκιμασία Fisher = 0,028, Πίνακας S1 στο αρχείο S1). Πράγματι, η φωσφορυλίωση μπορεί να συνοδεύεται από τις αλλαγές στο τοπικό περιβάλλον τοποθεσία ή παγκόσμιο διάπλαση, να οδηγήσει σε ενεργοποίηση της πρωτεΐνης ή απενεργοποίηση και ρυθμίζουν τη δύναμη της πρωτεΐνης ή DNA αλληλεπιδράσεις [34]. Ως εκ τούτου, η μετάλλαξη ενός τόπου φωσφορυλίωσης μπορεί να οδηγήσει στην απώλεια αυτών των σημαντικών λειτουργικών ιδιοτήτων, όπως αποδεικνύεται από την απώλεια της φωσφορυλίωσης θέση Ser 313 σε Ρ53 που ρυθμίζει πρόσδεσης στο DNA.

Επίδραση γλοιοβλαστώματος Μεταλλάξεις επί Πρωτεΐνης Δέσμευσης

Θα ενσωματωθεί μεταλλαγμένα γονίδια σε δομικά τεκμαιρόμενη δικτύου πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων και εκτίμησε την επίδραση αυτών των μεταλλάξεων σε ένα τέτοιο δίκτυο. Συγκεκριμένα, κατασκευάσαμε μεταλλαγμένο δομικά μοντέλα (βλέπε Μέθοδοι) και υπολογίζονται οι διαφορές των δεσμευτικών ενέργειες που προκλήθηκαν από τις αντίστοιχες υποκαταστάσεις αμινοξέων. Βρήκαμε ένα αρνητικό μέσο πρόσδεσης ενέργεια διαφορά του

ΔΔΔG

= -2,54 kcal /mol, που δείχνουν προς μια συνολική αποσταθεροποιητική επίδραση των μεταλλάξεων επί συμπλοκών πρωτεΐνης-πρωτεΐνης σε γλοιοβλαστώματα (Σχήμα 2Α, Πίνακας 1). Επιπλέον, η ηλεκτροστατική συνιστώσα της ενέργειας δέσμευσης μετατοπίστηκε προς αρνητικές τιμές σε σύγκριση με το μηδέν (τιμή-ρ = 0,007) και σε σύγκριση με το συστατικό van der-Waals-(p-value = 0,0013). Εν τω μεταξύ, η ίδια η συνιστώσα van der-Waals-δεν παρουσίασαν μια συνολική DE- ή υπερ-σταθεροποιητικό αποτέλεσμα. Ενώ πολλές εφαρμογές έχουν αναπτυχθεί για να προβλέψει την επίδραση των μεταλλάξεων στη σταθερότητα της πρωτεΐνης, συγκρίναμε τα αποτελέσματά μας με FoldX, που μας επιτρέπει να παρατηρούμε μια σημαντική, αν και δεν είναι πολύ υψηλή, η συσχέτιση μεταξύ του

ΔΔΔG

τιμές και των δύο προσεγγίσεων ( Εικόνα S1B στο αρχείο S1, r του Pearson

P = 0,4 ÷ 0,77, p-value & lt? 0,01). Αυτές οι διαφορές μπορεί να προκύπτουν από το γεγονός ότι FoldX χρησιμοποιεί μια εμπειρική δυναμικό βαθμονομηθεί για το σύνολο των πειραματικών αλλαγών του ξεδιπλώματος της ενέργειας με την παρουσία των μεταλλάξεων. Επιπλέον, FoldX δεν είναι εκπαιδευμένοι ρητά σε μεταλλάξεις της νόσου και ενέργεια δέσμευσης αλλαγές και δεν λαμβάνει υπόψη για την μετάλλαξη που προκαλείται διαμορφωτικές αλλαγές του σκελετού πρωτεΐνης.

(Α) Κατανομή της ενέργειας δέσμευσης διαφορά κατά την μετάλλαξη για ηλεκτροστατική και van- συστατικά der-Waals. Η ηλεκτροστατική συνιστώσα της ενέργειας δέσμευσης μετατοπίστηκε σημαντικά προς αρνητικές τιμές σε σύγκριση με το συστατικό van der-Waals-(τιμή-ρ = 1,3 × 10

-3) (Β) Κατανομές φυσικοχημικών αποστάσεις μεταξύ των αμινοξέων που αντιστοιχούν σε μεταλλάξεις γλοιοβλάστωμα στις διασυνδέσεις μεταξύ πρωτεϊνών και περιοχές μη-interface. Διανομές που αναφέρεται σε υποκαταστάσεις αμινοξέων στις διασυνδέσεις μεταξύ πρωτεϊνών είχαν σημαντικά μεγαλύτερες αποστάσεις σε σχέση με τις περιοχές μη-interface (p-value = 0,011).

Η

Σε γενικές γραμμές, αντικαταστάσεις με αμινοξέα τα οποία έχουν παρόμοιες φυσικοχημικές ιδιότητες δεν μπορούν να τροποποιήσουν δραστικά την σταθερότητα μιας μονής πρωτεΐνης ή ενός συμπλόκου. Υπολογίσαμε τις φυσικοχημικές αποστάσεις μεταξύ άγριου τύπου και υποκατεστημένα κατάλοιπα και σε σύγκριση με την ενέργεια σύνδεσης διαφορά για όλους τους συμπλοκών πρωτεΐνης και τα μοντέλα τους (βλέπε Μέθοδοι). Η φυσικοχημική απόσταση ορίστηκε ως η Ευκλείδεια απόσταση χρησιμοποιώντας δέκα διαφορετικά φυσικο-χημικές ιδιότητες των αμινοξέων [28]. Όπως αναφέρεται από το αντίστοιχο του

ΔΔΔG

, η επίδραση των αντικαταστάσεων ήταν στατιστικά σημαντική συσχέτιση με τη φυσικοχημική απόσταση (Σχήμα S1B στο αρχείο S1, Pearson r

P = -0.50, p-value = 0,015) . Συγκεκριμένα, οι μεγάλες αποστάσεις αντιστοιχούσε σε μεγάλο αρνητικό

ΔΔΔG

και

αντίστροφα

, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι υποκαταστάσεις αμινοξέων με πολύ διαφορετικές ιδιότητες είναι συνήθως αποσταθεροποίησης. Με τη σειρά του, οι μικρές αλλαγές στις ιδιότητες αμινοξέων μπορεί να οδηγήσει σε επιπλέον σταθεροποίηση των συμπλεγμάτων. Όλα τα δεδομένα για τις αποστάσεις φυσικοχημικές και τις επιπτώσεις στην ενέργεια σύνδεσης είναι διαθέσιμα σε ftp://ftp.ncbi.nih.gov/pub/panch/GBM/.

Αυτά τα αποτελέσματα μας ώθησε επίσης να εκτιμηθεί το δυναμικό πλάτος της επίδρασης των μεταλλάξεων, ακόμη και αν δομές ή μοντέλα ήταν διαθέσιμα. Ως εκ τούτου, υπολογίσαμε φυσικοχημικές αποστάσεις για όλες τις 695 μεταλλάξεις από 598 γονίδια. Παρατηρήσαμε ότι οι κατανομές των φυσικοχημικών αποστάσεις που αναφέρονται σε υποκαταστάσεις αμινοξέων σε όλους τους τύπους των διεπαφών, και τις διασυνδέσεις μεταξύ πρωτεϊνών, ιδίως, είχαν σημαντικά μεγαλύτερες αποστάσεις σε σχέση με τις περιοχές μη-interface (Σχήμα 2Β, p-value = 0.011, Wilcoxon δοκιμή). Για παράδειγμα, παρατηρήθηκε ότι η πρώτη κορυφή στο Σχήμα 2Β περίπου 0,5 που αναφέρεται κυρίως σε αντικαταστάσεις των αλειφατικών υπολειμμάτων σε κάθε άλλη ή αλειφατικά σε πολικά υπολείμματα με Val- & gt? Met είναι η πιο συχνή. Οι υποκαταστάσεις αργινίνης και κυστεΐνη ήταν μεταξύ των πιο συχνές, είχε φυσικοχημικές αποστάσεις περίπου 1 ÷ 1,5 και αντιστοιχεί στην δεύτερη κορυφή της κατανομής σε σχήμα 2Β. Επιπλέον, βρήκαμε ότι οι μεταλλάξεις συχνά επηρεάζεται αργινίνης επί της σύνδεσης διασυνδέσεις. Η αργινίνη έχει μοναδικές ιδιότητες πρόσδεσης που προέρχονται από την ισχυρή σταθεροποίηση των πρωτονιωμένης μορφής του λόγω της υψηλής pKa της. Επιπλέον, Arg σχηματίζει γέφυρες άλατος, ισχυρές αλληλεπιδράσεις κατιόντος-π και είναι εμπλουτισμένο σε δεσμευτική hot spots [35], [36], [37].

Interface Ανάλυση Συμπληρώματα μεθόδους μηχανικής μάθησης και βοηθά να αποκρυπτογραφήσει Μοριακοί μηχανισμοί

Αρκετές μέθοδοι μηχανικής μάθησης αναπτύχθηκαν πρόσφατα για να προβλεφθεί η φαινοτυπική επίδραση των μεταλλάξεων της νόσου σε πρωτεΐνες και χρησιμοποιήθηκαν επιτυχώς για μονογονιδιακές ασθένειες [5], [6]. Οι περισσότερες από αυτές τις μεθόδους χρησιμοποιούν εξελικτικής διατήρησης, μεταβλητότητα υπόλειμμα και προσβάσιμη περιοχή επιφάνειας ως κύριο προγνωστικά χαρακτηριστικά τους. Έχουμε προβλέψει το αποτέλεσμα για 581 μεταλλάξεις γλοιοβλαστώματος χρησιμοποιώντας PolyPhen2, εκτελεί αρκετά καλά σε σύγκριση με άλλες μεθόδους πρόβλεψης [38]. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι PolyPhen προβλέψει το 69% του συνόλου των μεταλλάξεων στις διασυνδέσεις ως «πιθανώς επιζήμια» (Πίνακας S2 στο αρχείο S1, τραπέζια ftp://ftp.ncbi.nih.gov/pub/panch/GBM/). Μια τέτοια συμφωνία είναι αξιοσημείωτο, δεδομένου ότι το πρωτόκολλο μας δεν έχει εκπαιδευτεί σε ένα γνωστό σύνολο των μεταλλάξεων της νόσου, ενώ μέθοδοι όπως PolyPhen δεν χρησιμοποιούν χαρακτηριστικά διεπαφής στην εκπαίδευσή τους. Είναι ενδιαφέρον, βρήκαμε επίσης μια περιορισμένη αλλά ακόμα σημαντική συσχέτιση μεταξύ της μεγαλύτερης απόλυτη τιμή της ενεργητική επίδραση των μεταλλάξεων σε σύνδεση με τις πρωτεΐνες

ΔΔΔG

(όπως λαμβάνεται με την προσέγγισή μας) και η βαθμολογία που αντιστοιχεί PolyPhen2 (Spearman rank συσχέτισης, r

S = 0.5, p-value = 0,03). Δεδομένου ότι το 23% όλων των μεταλλάξεων που PolyPhen προέβλεψε ως «πιθανώς επιζήμια» βρίσκονταν σε διεπαφές, η προσέγγισή μας μπορεί να προτείνει ο πιθανός μηχανισμός της επιζήμιες επιπτώσεις τους μέσω της επίδρασής τους στις αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, πολλοί μηχανική μάθηση μέθοδοι αξιολόγησης των επιπτώσεων των μεταλλάξεων προβλέψει λανθασμένα μια «ήπια» αποτέλεσμα όταν η μετάλλαξη συμβαίνει σε μια εξελικτικά μη συντηρημένες θέση ή είναι προσβάσιμο σε διαλύτη [9]. Ωστόσο, όταν σχηματίζεται ένα σύμπλοκο πρωτεΐνης, μία μετάλλαξη η οποία ήταν προηγουμένως διαλύτη προσβάσιμη σε ένα μονομερές (και πιθανώς μη συντηρημένες) μπορεί να θαφτεί στο περιβάλλον εργασίας δεσμευτικές και πολύ επιζήμιο για αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης. Δείχνουμε ότι το 18% των μεταλλάξεων διεπαφής είχαν προβλεφθεί από Polyphen2 ως «καλοήθης»? αναλύουμε τις πιθανές επιπτώσεις του οδηγού τους και το μηχανισμό δράσης στις επόμενες δύο ενότητες. Ως εκ τούτου, η ανάγκη για την ανάπτυξη προσεγγίσεων που συμπληρώνουν τις μεθόδους μηχανικής μάθησης με πιο λεπτομερείς αναλύσεις βιοφυσικών είναι προφανής και θα πρέπει να αποτελέσει αντικείμενο τις μελλοντικές προσπάθειες.

Μηχανισμοί αποτελέσματα των μεταλλάξεων στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών

Εδώ, έχουμε αναλύσει την επίδραση των μεταλλάξεων επί συμπλοκών πρωτεΐνης-πρωτεΐνης και προτείνουν των υποκείμενων μηχανισμών που περιλαμβάνουν αδρανοποίηση της δραστικότητας ενζυματικής άγριου τύπου, αποσταθεροποίηση ενός λειτουργικού πολυμερικό σύμπλοκο και μεταβολή του ρυθμού του κύκλου εργασιών πρωτεΐνη. Όλα τα ανέλυσε μεταλλάξεις αναμένεται να είναι καλοήθεις από PolyPhen2. Η πρώτη περίπτωση αντιστοιχεί στο

IDH1

R132H μετάλλαξη δυνητικά αδρανοποιεί τη μετατροπή του άγριου τύπου ισοκιτρικό προς α-κετογλουταρικό (α-KG) ή /και με αποτέλεσμα ένα νέο-ενζυματική δραστικότητα και την παραγωγή D-2-hydroxyglutarate [ ,,,0],39]. Δεδομένου ότι

IDH1

μεταλλάξεις είναι ετερόζυγο αναλύσαμε για πρώτη φορά το ετεροδιμερές περιέχει ένα μεταλλαγμένο και ένα άγριου τύπου αλυσίδας. Συγκεκριμένα, βρήκαμε ότι ετεροδιμερή στην ανενεργή κατάσταση του

IDH1

(κωδικός ΠΣΠ 1T09) σταθεροποιήθηκαν σημαντικά κατά 8,6 kcal /mol. Επιπλέον, πραγματοποιήσαμε υπολογισμούς για ένα διπλό μεταλλάκτη όπου αμφότερες οι αλυσίδες περιείχε τη μετάλλαξη R132H, και έδειξε ότι η αδρανής διμερές του σταθεροποιείται περαιτέρω από 11.3 kcal /mol. Τα αποτελέσματά μας συμφωνούν με προηγούμενες μελέτες που υποδηλώνει ότι

IDH1

ετεροδιμερή είναι σταθερά με σημαντικά μείωσε Ισοκιτρική δραστηριότητας αφυδρογονάσης ενώ R132H: R132H ομοδιμερή ήταν σχεδόν εντελώς ανενεργό [40]. Σύμφωνα με άλλες πειραματικές μελέτες, που δείχνουν ότι τέτοιες ανενεργές διμερές πάνω-σταθεροποίησης θα μπορούσε να αποτρέψει τα διαμορφωτικά κινήσεις συνεταιριστικής διμερούς υπομονάδων που απαιτούνται για να σχηματίσουν την ενεργή κατάσταση [41].

νευρολιγινών (NLS) είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες για το μετασυναπτικό κυτταρική επιφάνεια και χρησιμεύουν ως υποδοχείς για neurexins ότι οι συνοπτικές πρωτεΐνες κυτταρικής προσκόλλησης στην προσυναπτική κυτταρική επιφάνεια. Δεδομένου ότι ο σχηματισμός της σωστής συνάψεων είναι ζωτικής σημασίας για τη φυσιολογική λειτουργία του εγκεφάλου ερευνήσαμε το μοντέλο του neuroligin2 (

NLGN2

) με βάση το σύμπλοκο βήτα ΝΕΥΡΟΛΙΓΙΝΩΝ-1 /neurexin-1 [42] (κωδικός ΠΣΠ 3BIW, 75% ταυτότητα μεταξύ

NLGN2

και διαρθρωτικές πρότυπο). Νωρίτερα είχε προσδιοριστεί ότι η δραστηριότητα synaptogenic εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον σχηματισμό σταθερών πολυμερών ΝΕΥΡΟΛΙΓΙΝΩΝ-1 [43]. Παρατηρήσαμε ότι η μετάλλαξη γλοιοβλάστωμα E577K βρισκόταν στη διεπαφή διμερές δύο μονομερών ΝΕΥΡΟΛΙΓΙΝΩΝ και συνέβαλε στην αποσταθεροποίηση αυτής της διμερούς κατά 1,2 kcal /mol [43].

Το τρίτο παράδειγμα αποτελεί RAD52 παίζει έναν κρίσιμο ρόλο στο DNA επισκευή διπλό σκέλος διάλειμμα. Αυτή η πρωτεΐνη χαρακτηρίζεται από μια πολύ γρήγορη εναλλαγή που ρυθμίζεται αυστηρά στο κύτταρο. Συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε ότι η μετάλλαξη R46K βρισκόταν στη πολυμερική διασύνδεση στο μοντέλο του RAD52 Ν-τερματικό ήμισυ της πρωτεΐνης (pdb κωδικός 1KN0) και σημαντικά κατά σταθεροποιημένη κάθε διμερές στο undecameric συγκρότημα από 9 kcal /mol. Ένα τέτοιο αποτέλεσμα θα μπορούσε να υποδηλώνει ότι η μετάλλαξη αυτή μπορεί να επηρεάσει σημαντικά το ποσοστό του κύκλου εργασιών RAD52. Πράγματι, είχε προηγουμένως δείξει ότι ορισμένες μεταλλάξεις παρατείνει τη ημιζωή του RAD52 και dysregulate κύκλο εργασιών τους σε ένα κύτταρο [44].

Μηχανισμοί αποτελέσματα των μεταλλάξεων επί Πρωτεΐνης-νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών-ion Interfaces

άλλες από τις αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης, μεταλλάξεις καρκίνος μπορεί να επηρεάσει άλλα είδη αλληλεπιδράσεων πρωτεϊνών, καθώς και. Συνολικά βρήκαμε 16 και 13 μεταλλάξεις χαρτογραφούνται με την πρωτεΐνη-ιόντων και διεπαφές πρωτεΐνης-νουκλεϊκών δέσμευσης οξέος, αντίστοιχα. Ο Πίνακας 1 παρουσιάζει αντιπροσωπευτικά παραδείγματα με μεταλλάξεις που βρίσκονται σε δεσμευτική διεπαφές και τις λίστες υποψηφίων για βιοδείκτες του καρκίνου. Όπως υποδεικνύεται στον Πίνακα 1, οι μεταλλάξεις σε πέντε γονίδια τα οποία αντιστοιχούν σε πρωτεΐνη-DNA ή πρωτεΐνης-ion αλληλεπιδράσεις (

BCL11A, ZIK1, ZNF497, ZNF339

, και

ΤΡ53

) βρίσκονται εντός C2H2- πληκτρολογήστε μοτίβα δακτύλων ψευδαργύρου. Το ιόν ψευδαργύρου είναι απαραίτητη για τη σταθεροποίηση της τοπικής δομής που απαιτείται για τη δέσμευση DNA. Η διαταραχή συντονισμού ιόντων Zn μπορεί ενδεχομένως να οδηγήσει σε απορύθμιση των αντίστοιχων πρωτεϊνών. Συγκεκριμένα, βρήκαμε μια υποκατάσταση C62Y σε LIM παράγοντα μεταγραφής ομοιοακολουθίας 1 άλφα (

LMX1A

), ένας σημαντικός παράγοντας για την ανάπτυξη του νευρικού συστήματος. Αυτός ο παράγοντας μεταγραφής φιλοξενεί δύο LIM πεδία σύνδεσης ψευδαργύρου, και η υποκατάσταση C62Y εμφανίζεται σε μία από τις σύνδεσης ψευδαργύρου υπολείμματα κυστεΐνης στην δομή του ομολόγου του LMO-2 και οδηγεί σε μειωμένη Ζη-σύνδεσης από 3,2 kcal /mol (βλέπε πίνακες για τοποθεσία FTP) (Εικόνα 3Α). Μάλιστα, μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι

LMX1A

θα μπορούσε να παίξει ένα ρόλο κατασταλτικό όγκου και μπορεί να αποτελούν στόχο για θεραπευτική παρέμβαση σε ανθρώπινο [45].

Τα υπολείμματα σε μεταλλαγμένες θέσεις στις ομόλογες πρωτεΐνες εμφανίζονται με κόκκινο χρώμα (άγριου τύπου) και το μπλε (μεταλλαγμένα) ραβδί μοντέλα. (Α) ψευδάργυρος μοτίβο δέσμευσης του LMO-2, ομόλογη πρωτεΐνη του

LMX1A

(ΠΠ: 2XJY αλυσίδα Α, ταυτότητα αλληλουχίας 35%). Ένα ιόν ψευδαργύρου παρουσιάζεται ως ένα σκούρο μπλε σφαίρα. Τα υπολείμματα σύνδεσης ψευδαργύρου εμφανίζονται με κίτρινο χρώμα τα μοντέλα ραβδί. θέση σύνδεσης (Β) DNA του

Pax-6

, ομόλογο του

Pax-9

(ΠΠ: 6PAX αλυσίδα Α, ταυτότητα αλληλουχίας: 74%). (C)

MAPK10

, ομόλογο του

MAPK9

, με Mg-ΑΝΡ (αναλογική ATP) (ΠΣΠ: 1JNK αλυσίδα Α, ταυτότητα ακολουθίας: 85%). Τα ιόντα Mg εμφανίζονται ως πράσινες σφαίρες και ΑΝΡ παρουσιάζεται χρησιμοποιώντας μια λευκή σφαίρα εκπροσώπηση.

Η

Αξιόπιστες πρωτεΐνη κουτί

PAX9

είναι ένα άλλο παράδειγμα που προέρχεται από την οικογένεια Pax μεταγραφικού παράγοντα που ρυθμίζει την έκφραση των γονιδίων στόχων που εμπλέκονται στον πολλαπλασιασμό, βλαστοκυττάρων αυτο-ανανέωση, αντοχή σε απόπτωση και κυτταρική μετανάστευση.

PAX9

έκφραση συσχετίζεται με ευνοϊκό αποτέλεσμα σε αρκετούς καρκίνους αν και ο ρόλος του στην ογκογένεση δεν είναι καλά κατανοητός [46]. Μελετήσαμε την υποκατάσταση R26W που, σύμφωνα με την κρυσταλλική δομή του ομολόγου του

Pax6

(75% ταυτόσημο με

PAX9

), αλληλεπιδρά άμεσα με το μόριο DNA [47] (Εικόνα 3Β). Παρά το γεγονός ότι η υποκατάσταση με τρυπτοφάνη μπορεί να έχει μάλλον δραματικές συνέπειες για τη συντήρηση των δικτύων των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ αργινίνης και DNA φωσφορικά άλατα, δεν βρήκαμε σημαντικές διαφορές στην πρωτεΐνη-DNA συγγένεια (

ΔΔΔG

= -0.05 kcal /δεσμευτική mol), αν και η μετάλλαξη αποσταθεροποιεί μια συνολική σύνθετη από 2,15 kcal /mol.

μεταλλάξεις του καρκίνου μπορεί επίσης να επηρεάσει άμεσα την ενζυματική δραστηριότητα. Όντας εμπλέκονται στον πολλαπλασιασμό, τη διαφοροποίηση και την απόπτωση μονοπάτια, που ενεργοποιείται από μιτογόνο πρωτεΐνη κινάση 9 (

MAPK9

) δεσμεύει την ουβικιτινίωση των ογκοκατασταλτικών ρ53 που οδηγεί σε αύξηση της σταθερότητας καταστολέα. Παρόμοια με άλλα ένζυμα μεταφορά φωσφορικών,

MAPK9

χρησιμοποιεί μαγνήσιο ως συμπαράγοντα για φωσφορυλίωση. Μελετήσαμε την υποκατάσταση G35R στο

MAPK9

και υπέθεσε ότι θα μπορούσε να διαταράξει ογκοκατασταλτικό του ιδιότητες. Η κρυσταλλική δομή του ομολόγου του

MAPK10

(με 85% ταυτοσημία αλληλουχίας με MAPK9) δείχνει ότι Gly35 βρίσκεται στην άκρη του θύλακα σύνδεσης ΑΤΡ και συμμετέχει σε ένα βρόχο συνδέσεως ΑΤΡ [48]. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς FoldX η αντικατάσταση της γλυκίνης σε θετικά φορτισμένη αργινίνη θέτει σε κίνδυνο δέσμευσης από 1,38 kcal /mol κατιόν μαγνησίου, υποστηρίζοντας την απελευθέρωση των

MAPK9

δραστηριότητα κινάσης και την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων (Σχήμα 3C).

ιδιότητες των μεταλλαγμένων δικτύου αλληλεπίδραση

τοπολογική ανάλυση δικτύου θα διευκολύνει την ερμηνεία των δεδομένων αλληλεπίδρασης και μπορούν να επιτρέπουν τη συναγωγή των κυτταρικών λειτουργιών από τις υποκείμενες πρωτεΐνες [49]. Από μεταλλάξεις χαρτογράφησης και αντίστοιχες υποκαταστάσεις σε διεπαφές πρωτεΐνης-πρωτεΐνης χρησιμοποιώντας προσέγγιση μας IBIS δομική συμπέρασμα [50], [51], εντοπίσαμε 160 αλληλεπιδράσεων πρωτεΐνης-πρωτεΐνης μεταξύ 150 πρωτεϊνών με μεταλλάξεις που βρίσκεται ακριβώς επί της σύνδεσης διεπαφών ( «μεταλλαγμένο αλληλεπιδράσεις», ΜΙ). Επιπλέον, τα ενσωματωμένα αυτές τις αλληλεπιδράσεις σε ένα δίκτυο 4.073 αλληλεπιδράσεις μεταξύ 2.928 ανθρώπινες πρωτεΐνες όπου κάθε αλληλεπίδραση ελήφθη με μεθόδους υψηλής απόδοσης, καθώς και επιβεβαιώθηκε από την προσέγγιση των διαρθρωτικών συμπέρασμα IBIS. Σε ένα τέτοιο «επιβεβαίωσε δίκτυο αλληλεπίδρασης» που θεωρήσαμε αλληλεπιδράσεις που εμπλέκονται μια πρωτεΐνη με μετάλλαξη οπουδήποτε σε μια πρωτεΐνη, που μας επιτρέπει να συλλέγουμε 444 «όλα τα μεταλλαγμένα αλληλεπιδράσεις» (AI). Ως εκ τούτου, το σύνολο των αλληλεπιδράσεων ΜΙ είναι ένα υποσύνολο του συνόλου AI. Για να προσδιορίσετε το ρόλο που «MI» και των αλληλεπιδράσεων «AI» παίξει σε ένα μεγάλο δίκτυο ανθρώπινη αλληλεπίδραση προσδιορίσαμε τα τοπολογικά χαρακτηριστικά αυτών των επηρεαζόμενων δίκτυα αλληλεπίδρασης. Ενώ παρατηρήσαμε ότι οι επιβεβαίωσε διαλείμματα δίκτυο αλληλεπίδρασης σε πολλές συνδέεται συστατικά, θα πραγματοποιηθεί τοπολογικές έρευνες μας σχετικά με το μεγαλύτερο συνδεδεμένη συνιστώσα των 1.960 αλληλεπιδράσεις (Εικόνα 4Α).

(Α) Με τη χαρτογράφηση όλων δομικά τεκμαιρόμενη αλληλεπιδράσεις που πάσχουν από μια μετάλλαξη σε διασυνδέσεις τους σε ένα δίκτυο ανθρώπινη αλληλεπίδραση (ΜΙ) θα αποκτήσει μεγαλύτερη συνιστώσα συλλαμβάνοντας 1.960 αλληλεπιδράσεις. Επιπλέον, δείξαμε όλες τις αλληλεπιδράσεις που εμπλέκονται μια μεταλλαγμένη πρωτεΐνη (AI). (Β) Υπολογισμός άκρη ομαδοποίηση των MI και AI αλληλεπιδράσεων στην μεγαλύτερη συνιστώσα, παρατηρήσαμε ότι οι αλληλεπιδράσεις που επηρεάζονται από μια μετάλλαξη γενικά τείνουν να εμφανίζονται σε λιγότερο συγκεντρωμένα περιοχές. Σε σύγκριση με τις υπόλοιπες αλληλεπιδράσεις, οι διαφορές ήταν σημαντικές τόσο για έμφραγμα του μυοκαρδίου και τις αλληλεπιδράσεις AI (p-value = 5 × 10

-8, Wilcoxon τεστ). Συγκρίνοντας MI και AI αλληλεπιδράσεις, παρατηρήσαμε μια σημαντική μετατόπιση των αλληλεπιδράσεων MI προς χαμηλότερη ομαδοποίησης (p-value = 0,01). Στο ένθετο, προσδιορίσαμε άκρη betweenness των MI και AI αλληλεπιδράσεις ως μέτρο της κεντρικότητας τους στο δίκτυο. Σε σύγκριση με τις υπόλοιπες αλληλεπιδράσεις, διαπιστώσαμε ότι οι διαφορές μεταξύ των δύο συνόλων των αλληλεπιδράσεων επηρεάζεται από μεταλλάξεις ήταν στατιστικά σημαντικές (p-value = 5 × 10

-3). Επιπλέον, MI έδειξαν σημαντικά χαμηλότερα betweenness από AI αλληλεπιδράσεις (p-value = 0,01).

Η

Ως μέτρο της ομαδοποίησης γύρω από ένα δεδομένο αλληλεπίδρασης, ορίσαμε το συντελεστή άκρη clustering [52]. Υποθέτοντας ότι MI αλληλεπιδράσεις παίζουν ένα κρίσιμο ρόλο στη ροή των βιολογικών πληροφοριών σε ένα δίκτυο αλληλεπίδρασης, υποθέσαμε ότι αυτές οι αλληλεπιδράσεις μπορεί να μην απαραίτητα σε σύμπλεγμα, αλλά τείνουν να γεφυρώσει συγκεντρωμένα περιοχές. Πράγματι, παρατηρήσαμε ότι MI και AI αλληλεπιδράσεις γενικά τείνουν να τοποθετούνται σε λιγότερο συγκεντρωμένες περιοχές σε σύγκριση με τις υπόλοιπες ανεπηρέαστη αλληλεπιδράσεις στην Εικόνα 4Β (δοκιμή Wilcoxon, p-value = 5 × 10

-8). Αξίζει να σημειωθεί ότι, παρατηρήσαμε επίσης μια σημαντική μετατόπιση προς χαμηλότερα ομαδοποίηση των MI αλληλεπιδράσεων σε σύγκριση με το AI αλληλεπιδράσεις (p-value = 0,01). Ένα μέτρο της κεντρικότητας μιας αλληλεπίδρασης σε ένα δίκτυο είναι άκρη betweenness κεντρικότητα της. Συγκεκριμένα, άκρη betweenness κεντρικότητα καθορίζει τον αριθμό των συντομότερων μονοπατιών μέσα από μια δεδομένη άκρη, ως εκ τούτου, αντιστοιχεί σε δυναμικό «συμφόρησης». Στο ένθετο του σχήματος 4Β, δείχνουμε ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών με μεταλλάξεις σε δέσμευση διεπαφές (MI) είχαν σημαντικά υψηλότερο betweenness κεντρικότητα από αλληλεπιδράσεις που περιλαμβάνουν μη μεταλλαγμένες πρωτεΐνες (p-value = 0,005). Βρήκαμε επίσης ότι οι αλληλεπιδράσεις αυτές είχαν σημαντικά υψηλότερα από ό, τι betweenness αλληλεπιδράσεις μεταξύ μεταλλαγμένες πρωτεΐνες όπου η μετάλλαξη δεν επηρεάζει αναγκαστικά τη διεπαφή σύνδεσης (AI) (p-value = 0,01).

Συμπεράσματα

Πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι μεταλλάξεις εσφαλμένου νοήματος μπορούσε να διαδραματίσει έναν πολύ σημαντικό ρόλο στην πρόκληση διαφόρων ασθενειών. Ωστόσο, την αιτιώδη παραλλαγές και φαινοτυπικά αποτελέσματα αυτών των μεταλλάξεων είναι πολύ δύσκολο να προβλεφθούν, ιδίως για πολυγονιδιακή ασθενειών [53]. Παρά το γεγονός ότι οι μεταλλάξεις του μονογονικές ασθένειες μπορεί να προτιμούν τον πυρήνα της πρωτεΐνης [54], που σχετίζονται με τον καρκίνο μεταλλάξεις εμφανίζουν μια εντελώς διαφορετική μορφή. Συγκεκριμένα, τέτοιες μεταλλάξεις είναι λιγότερο πιθανό να συμβεί στον πυρήνα πρωτεΐνη και προτιμούν δεσμευτική διεπαφές [20], [23]. Ωστόσο, η έκταση στην οποία οι μεταλλάξεις μπορεί να επηρεάσει βιομοριακές αλληλεπιδράσεις παραμένει σε μεγάλο βαθμό άγνωστος. Με αυτό το στόχο στο μυαλό μας ασχολήθηκε με το μοριακό μηχανισμό της καρκινογόνο δράση των μεταλλάξεων γλοιοβλαστώματος. Η πραγματική τοποθέτηση των μεταλλάξεων του καρκίνου σε δεσμευτική διασυνδέσεις μας επέτρεψε να γίνει ο διαχωρισμός του καρκίνου που σχετίζονται με τις αλληλεπιδράσεις και τις δυνατότητες των γονιδίων του οδηγού και να αντιμετωπίσει τους τρόπους τέτοιες μεταλλάξεις μπορεί να επηρεάσουν δεσμευτικά και την τοπολογία του υποκείμενου δικτύου αλληλεπίδρασης πρωτεΐνης.

Πρώτον, βρήκαμε ότι η συνολική εσφαλμένου νοήματος μεταλλάξεις είχαν σημαντικά αποσταθεροποιητική επίδραση επί αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης αν και ορισμένες μεταλλάξεις over-σταθεροποιημένα σύμπλοκα πρωτεΐνης. Αυτό το αποτέλεσμα προκύπτει κυρίως από την ηλεκτροστατική συνιστώσα της δέσμευσης της ενέργειας και οι παρατηρήσεις αυτές είναι σύμφωνες με προηγούμενες έρευνες, με έμφαση στις επιπτώσεις των μεταλλάξεων ΟΜΙΜ σε συμπλέγματα πρωτεϊνών [22]. Πράγματι, η συμπληρωματικότητα επιβάρυνση μπορεί να καθορίσει ειδική σύνδεση, ενώ διακοπή της μπορεί να συνοδεύεται από την απώλεια των ειδικών αλληλεπιδράσεων. Η συμβολή ενός δεδομένου φορτισμένη ζεύγος των αμινοξέων στην ηλεκτροστατική συνιστώσα των δεσμευτικών ενέργειας εξαρτάται από την ισορροπία των δύο μεγάλων όροι: ποινή αποδιαλύτωσης και ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις κατά ζεύγη. Ενώ η ποινή αποδιαλύτωση μιας ομάδας εξαρτάται κυρίως από καθαρό φορτίο της, η κατά ζεύγη ηλεκτροστατική ενέργεια αλληλεπίδρασης είναι επίσης ευαίσθητη στην γεωμετρία των πλευρικών αλυσίδων. Προηγούμενα αποτελέσματα έδειξαν ότι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις στις διασυνδέσεις δέσμευσης πρωτεΐνης-πρωτεΐνης είναι σχεδόν πάντα ευνοϊκή [55]. Ως εκ τούτου, υποκαταστάσεις αμινοξέων μπορεί να οδηγήσει σε δραματικές αλλαγές του μεγέθους των ευνοϊκών ζεύγη ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις, ενώ έχει μικρή επίδραση στη θανατική αποδιαλυτοποίησης [56].

Επίσης, υπολογίζονται οι αλλαγές στις φυσικοχημικές ιδιότητες των άγριων