蛋白質(zhì)是如何在開花植物的細胞類似于Twitter或Facebook社交網(wǎng)絡(luò)嗎?以及如何可能這兩個相關(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在伯明翰阿拉巴馬大學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,他們成功地識別未知蛋白質(zhì)目標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。

在社會網(wǎng)絡(luò),一個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)人會有一個巨大的連接數(shù),有些人會有很多,絕大多數(shù)會少得多。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)拓撲特性,如集線器和瓶頸。分析社交網(wǎng)絡(luò)使得專家來識別人的“最佳信息傳播者。”

同樣,對生物學、破譯一個生態(tài)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)或細胞內(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試的假設(shè)。

一個生物網(wǎng)絡(luò)是細胞內(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。

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

對于細胞內(nèi)的蛋白質(zhì),他們第一次與超過4300個擬南芥蛋白質(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;基因的細胞或生化過程;有條件的基因,突變顯示只有當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)點豐富條件為重要基因表型的基因和枯竭。這與有爭議的centrality-lethality規(guī)則在酵母蛋白質(zhì)interactomes,大型樞紐和瓶頸節(jié)點豐富必需基因。

病原體的擬南芥植物細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。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%的目標病原體的效應(yīng)蛋白,這是一個有限的方式使用網(wǎng)絡(luò)生物識別目標。但是,當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。

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。

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

研究者突變體的七個效應(yīng)目標,發(fā)現(xiàn)所有的新發(fā)現(xiàn)目標顯示病原體生長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-病原體接觸點努力解開,同時促進靶向治療策略的設(shè)計。”