Informasi

Akankah interaksi dua protein bervariasi di jaringan yang berbeda?

Akankah interaksi dua protein bervariasi di jaringan yang berbeda?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Misalkan protein A dan B keduanya berlimpah di jaringan X dan jaringan Y. Akankah A dan B berinteraksi di X tetapi tidak berinteraksi di Y?

Saya kira A dan B bisa menjadi biomarker penyakit tertentu, dan dalam jaringan patologis jumlahnya relatif tidak berubah tetapi tidak lagi berinteraksi, sehingga kehilangan fungsinya dan menyebabkan penyakit.

Satu kondisi yang mungkin adalah bahwa A dan B tidak berinteraksi secara langsung tetapi membutuhkan protein C ketiga untuk bertindak sebagai perancah untuk membentuk kompleks A-C-B. Jadi ketika C diekspresikan dalam jaringan X tetapi tidak di Y, kita akan mengamati fenomena ini.

Apakah ada mekanisme atau contoh lain?


Contoh Anda tentang interaksi yang dimediasi oleh protein perancah tentu saja merupakan salah satu cara untuk mengendalikan interaksi protein. Ini tidak hanya terjadi di jaringan yang berbeda, tetapi juga digunakan untuk mengontrol interaksi protein tertentu dalam satu sel, contoh paling menonjol untuk ini adalah kinase di jalur MAP (lihat misalnya makalah ini).

Kemungkinan lain yang dapat saya lihat adalah bahwa A dan B dapat berinteraksi, tetapi hanya jika (setidaknya) salah satunya dimodifikasi, mis. oleh fosforilasi - jadi interaksi yang sebenarnya terjadi dengan Ap dan B. Dalam kasus seperti ini bukan tidak mungkin protein yang mengubah A hanya diekspresikan (atau aktif) di jaringan tertentu, yang berarti A(-p) dan B hanya bisa berinteraksi dalam jaringan ini.


Menguraikan interaksi sel-sel dan komunikasi dari ekspresi gen

Interaksi sel-sel mengatur perkembangan organisme, homeostasis, dan fungsi sel tunggal. Ketika sel tidak berinteraksi dengan baik atau tidak benar memecahkan kode pesan molekuler, penyakit terjadi kemudian. Dengan demikian, identifikasi dan kuantifikasi jalur pensinyalan antar sel telah menjadi analisis umum yang dilakukan di berbagai disiplin ilmu. Perluasan basis data interaksi protein-protein dan kemajuan terbaru dalam teknologi pengurutan RNA telah memungkinkan analisis rutin pensinyalan antar sel dari pengukuran ekspresi gen kumpulan data massal dan sel tunggal. Secara khusus, pasangan ligan-reseptor dapat digunakan untuk menyimpulkan komunikasi antar sel dari ekspresi terkoordinasi dari gen serumpun mereka. Dalam Ulasan ini, kami menyoroti penemuan yang dimungkinkan oleh analisis interaksi sel-sel dari data transkriptomik dan meninjau metode dan alat yang digunakan dalam konteks ini.


Protein berinteraksi di seluruh pohon kehidupan

Pohon filogenetik berikut menunjukkan 1.539 bakteri, 111 archaea, dan 190 eukarya. Karena spesies leluhur telah punah, interaksi protein yang lebih tua telah hilang, dan hanya interaksi spesies saat ini yang tersedia bagi kita. Untuk setiap spesies, kami membangun jaringan PPI terpisah, yaitu, interaksi protein. Interactome menangkap semua interaksi protein-protein fisik dalam satu spesies, dari interaksi protein-protein biofisik langsung hingga protein-DNA pengatur dan interaksi metabolik.


LANDASAN UNTUK BIOLOGI SINTETIS PROTEIN

Biologi Sintetis bertujuan untuk mempersiapkan landasan bagi rekayasa rutin sistem biologi kompleks (13, 15). Fondasi untuk biologi sintetik protein, pada kenyataannya, lebih kokoh daripada banyak bidang lain di bidang muda ini. Seluruh industri mendukung ahli biokimia dalam manipulasi dan produksi protein rekombinan. Inisiatif skala kecil dan besar menyediakan struktur atom (16), mikroskop elektron (17) dan metode lain menghasilkan gambar rakitan besar dan berbagai metode biofisik didedikasikan untuk studi rinci tentang fungsi dan dinamika protein. Metode eksperimental dilengkapi dengan seperangkat alat pemodelan yang kaya. Perhitungan mekanika kuantum menggambarkan mekanisme reaksi cepat pada tingkat subatomik (18). Strategi mekanika molekuler mendorong simulasi dinamika atom ke dalam rentang waktu mikrodetik (19). Perkiraan orde yang lebih tinggi (18) mendukung desain rasional (20), penyaringan virtual untuk pasangan pengikat (21) atau prediksi struktur (22) dan geometri rakitan ( 23). Memang, semua ini tidak mudah. Di sisi lain, ahli biologi sintetik memiliki kemewahan untuk memilih sistem yang dicirikan dengan baik di mana metode ini benar-benar bekerja. Dengan demikian, seorang insinyur sistem protein dapat membangun rantai informasi yang hampir lengkap dari jumlah makroskopik seperti konstanta laju atau stabilitas hingga ke detail subatomik. Sebaliknya, sebagian besar proyek biologi sintetis saat ini mengandalkan seni 'rekayasa kotak hitam' dengan hanya sebagian pemahaman tentang sistem yang mereka hadapi. Jaringan gen sintetik, misalnya, bergantung pada mesin transkripsi dan terjemahan yang kompleks dan tunduk pada variasi keadaan sel dan 'efek samping' lainnya. Sirkuit khusus protein akan menerima pendekatan desain yang lebih rasional—sirkuit tersebut dapat dioptimalkan in vitro dan diuji dalam larutan atau ekstrak dengan kompleksitas yang meningkat sebelum digunakan ke sel yang sebenarnya. Perangkat berbasis RNA (24) atau sistem perhitungan DNA ( 25) mungkin menawarkan tingkat kontrol yang sama dan, seperti pada sel alami, perangkat DNA, RNA, dan protein di masa depan dapat saling melengkapi dalam sistem sintetis (15).

Rekayasa protein individu telah matang menjadi disiplin ilmiah yang lengkap dengan aplikasi penting. Secara tradisional, bidang ini telah didominasi oleh metode evolusi terarah yang mengumpulkan protein dalam jumlah besar dengan urutan acak sebagian (26). Baru-baru ini, metode desain protein komputasi menjadi semakin sukses pada rekayasa berbasis struktur lipatan protein, interaksi dan aktivitas (20). Kombinasi dari kedua pendekatan baru-baru ini mencapai puncaknya de-novo desain dua enzim ( 27, 28) dengan aktivitas baru yang tidak ditemukan di alam. Namun, semakin, insinyur protein mengalihkan perhatian mereka dari manipulasi residu dalam protein globular individu ke rekombinasi dan fusi domain protein utuh (29-32).


Biologi Sel Horizontal: Memantau Perubahan Global dari Status Interaksi Protein dengan Proteome-Wide Cellular Thermal Shift Assay (CETSA)

Cell thermal shift assay (CETSA) adalah teknik biofisik yang memungkinkan studi langsung ligan yang mengikat protein dalam sel dan jaringan. Implementasi CETSA di seluruh proteome dengan deteksi spektrometri massa (MS-CETSA) kini telah berhasil diterapkan untuk menemukan target untuk obat klinis yatim piatu dan hit dari layar fenotipik, untuk mengidentifikasi target yang tidak diinginkan, dan untuk menjelaskan poli-farmakologi dan toksisitas obat. Implementasi MS-CETSA multidimensi yang sangat sensitif sekarang juga dapat mengakses pengikatan ligan fisiologis ke protein, seperti metabolit, asam nukleat, dan protein lainnya. MS-CETSA dengan demikian dapat memberikan informasi komprehensif tentang modulasi keadaan interaksi protein dalam proses seluler, termasuk efek hilir obat dan transisi antara keadaan sel fisiologis yang berbeda. Informasi horizontal seperti itu tentang modulasi ligan dalam sel sebagian besar ortogonal hingga informasi vertikal pada tingkat protein yang berbeda dan oleh karena itu membuka peluang baru untuk memahami aspek operasional proteom seluler.


Persimpangan sel

Ada tiga kategori fungsional sambungan sel: sambungan lekat, sering disebut sambungan desmosom, atau sambungan oklusi, sambungan dan celah, atau sambungan permeabel. Adhering junction menyatukan sel secara mekanis dan berhubungan dengan serat intraseluler sitoskeleton. Tight junction juga menyatukan sel, tetapi mereka membentuk segel antar sel yang hampir anti bocor melalui fusi membran sel yang berdekatan. Baik sambungan yang melekat maupun sambungan yang rapat terdapat terutama pada sel epitel. Banyak tipe sel juga memiliki gap junction, yang memungkinkan molekul-molekul kecil lewat dari satu sel ke sel berikutnya melalui saluran.


Difusi dapat berupa difusi sederhana dan difasilitasi oleh molekul lain

Difusi Sederhana

Difusi sederhana hanyalah pergerakan molekul sepanjang gradien konsentrasinya tanpa keterlibatan langsung molekul lain. Ini dapat melibatkan penyebaran bahan melalui media atau pengangkutan partikel melintasi membran. Semua contoh yang diberikan di atas adalah contoh difusi sederhana.


Gambar adalah representasi sederhana dari difusi satu partikel dalam media lain.

Difusi sederhana relevan dalam reaksi kimia, dalam banyak fenomena fisik, dan bahkan dapat memengaruhi pola cuaca global dan peristiwa geologis. Dalam kebanyakan sistem biologis, difusi terjadi melintasi membran semi-permeabel yang terbuat dari lapisan ganda lipid. Membran memiliki pori-pori dan bukaan untuk memungkinkan lewatnya molekul tertentu.

Difusi yang terfasilitasi

Di sisi lain, difusi terfasilitasi, seperti yang ditunjukkan oleh istilah tersebut, membutuhkan kehadiran molekul lain (fasilitator) agar difusi terjadi. Difusi terfasilitasi diperlukan untuk pergerakan molekul besar atau polar melintasi lapisan ganda lipid hidrofobik. Difusi terfasilitasi diperlukan untuk proses biokimia setiap sel karena ada komunikasi antara berbagai organel subseluler. Sebagai contoh, sementara gas dan molekul kecil seperti metana atau air dapat berdifusi secara bebas melintasi membran plasma, molekul bermuatan yang lebih besar seperti karbohidrat atau asam nukleat memerlukan bantuan protein transmembran yang membentuk pori-pori atau saluran.


Gambar menunjukkan pergerakan molekul yang tidak larut dari ruang ekstraseluler menuju sitoplasma.

Karena mereka adalah bukaan yang relatif besar di membran plasma, protein membran integral ini juga memiliki spesifisitas yang tinggi. Misalnya, protein saluran yang mengangkut ion kalium memiliki afinitas yang jauh lebih tinggi untuk ion tersebut daripada ion natrium yang sangat mirip, dengan ukuran dan muatan yang hampir sama.


APA YANG AKAN KITA PELAJARI?

Sirkuit protein sintetis akan memberikan tes asam untuk metode biologi sistem dan pemahaman kita secara umum. Sebuah sistem yang telah dibangun dari bagian-bagian yang dicirikan dengan baik sesuai dengan spesifikasi manusia hanya menyisakan sedikit alasan untuk prediksi yang gagal. Faktanya, kita harus dapat menyusun kembali sirkuit protein sintetis in vitro dan mempelajarinya dengan hampir tidak ada celah dalam pengetahuan. Urutan dan struktur harus diketahui, dinamika molekul dapat disimulasikan, laju dan konstanta kesetimbangan dapat diukur dan reaksi dapat dimodelkan. Oleh karena itu, sistem protein sintetik yang dikontrol dengan hati-hati memungkinkan kita untuk menjelajah jauh ke dalam Terra incognita antara biologi struktural dan sistem dan mempelajari saling ketergantungan arsitektur protein, dinamika molekuler dan pemrosesan sinyal seluler.

Sistem protein multikomponen sintetis juga dapat menjadi alat penelitian yang berharga. Generasi pertama perangkat interaksi protein dua komponen sederhana telah digunakan secara luas sebagai sensor dan kontrol di seluruh laboratorium: ragi-dua-hibrida (104) dan metode terkait mengubah pengikatan protein menjadi ekspresi gen dan telah mengungkapkan jutaan interaksi fisik. Perangkat pelengkap protein (105-107) menyediakan pembacaan interaksi alternatif. Generasi terbaru perangkat input interaksi yang dapat diinduksi obat atau bahkan cahaya (55, 57, 63) sekarang memungkinkan peneliti untuk mencegat dan memanipulasi dinamika seluler pada resolusi temporal dan bahkan spasial yang tinggi. Beberapa dari perangkat masukan interaksi ini telah digabungkan dengan perangkat keluaran yang dapat digunakan kembali untuk memberikan, misalnya, kontrol yang baik atas ekspresi ( 57), proteolisis ( 127, 129) atau penyambungan intein (113, 117). Contohnya diberikan pada Tabel 1 dan 2.


Matriks ekstraseluler

Bagian penting dari jaringan adalah ruang di luar sel, yang disebut ruang ekstraseluler. Ini diisi dengan bahan komposit, yang dikenal sebagai matriks ekstraseluler, terdiri dari gel di mana sejumlah protein berserat tersuspensi. Gel terdiri dari molekul polisakarida (gula kompleks) besar dalam larutan air garam anorganik, nutrisi, dan produk limbah yang dikenal sebagai cairan interstisial. Jenis utama protein dalam matriks adalah protein struktural dan protein perekat.

Ada dua jenis umum jaringan yang berbeda tidak hanya dalam organisasi selulernya tetapi juga dalam komposisi matriks ekstraselulernya. Jenis pertama, jaringan mesenkim, terdiri dari kelompok sel yang dikelompokkan bersama tetapi tidak melekat erat satu sama lain. Mereka mensintesis gel yang sangat terhidrasi, kaya akan garam, cairan, dan serat, yang dikenal sebagai matriks interstisial. Jaringan ikat adalah mesenkim yang mengikat jaringan lain yang lebih terorganisir. Soliditas berbagai jaringan ikat bervariasi sesuai dengan konsistensi matriks ekstraselulernya, yang pada gilirannya tergantung pada kandungan air gel, jumlah dan jenis polisakarida dan protein struktural, dan keberadaan garam lainnya. Sebagai contoh, tulang kaya akan kalsium fosfat, memberikan jaringan itu kekakuan tendonnya sebagian besar adalah protein struktural berserat, menghasilkan konsistensi seperti tali dan ruang sendi diisi dengan cairan pelumas yang sebagian besar polisakarida dan cairan interstisial.

Jaringan epitel, tipe kedua, adalah lembaran sel yang menempel pada permukaan sisi atau lateralnya. Mereka mensintesis dan menyimpan di bagian bawah, atau basal, permukaan kompleks bahan matriks yang terorganisir yang dikenal sebagai lamina basal atau membran basal. Lapisan tipis ini berfungsi sebagai batas dengan jaringan ikat dan sebagai substrat tempat melekatnya sel-sel epitel.


“Varian Meksiko” COVID-19 Baru Diidentifikasi: Semakin Menyebar di Amerika Utara

Baru-baru ini menjadi menonjol di Meksiko dan, mirip dengan varian lain, menghadirkan mutasi pada protein Spike dari virus corona. "Varian Meksiko" diidentifikasi oleh kelompok riset Universitas Bologna.

Sebuah kelompok peneliti dari Departemen Farmasi dan Bioteknologi Universitas Bologna menganalisis lebih dari satu juta sekuens genom SARS-CoV-2. Analisis ini mengarah pada identifikasi varian baru yang, selama beberapa minggu terakhir, telah menyebar sebagian besar di Meksiko tetapi juga ditemukan di Eropa. Makalah mereka diterbitkan di Jurnal Virologi Medis mempresentasikan apa yang disebut “Varian Meksiko,” yang nama ilmiahnya adalah T478K. Seperti strain lain, ini menghadirkan mutasi pada protein Spike, yang memungkinkan virus corona menempel dan menembus sel yang ditargetkan.

“Varian ini semakin menyebar di antara orang-orang di Amerika Utara, khususnya di Meksiko. Hingga saat ini, varian ini mencakup lebih dari 50% virus yang ada di area ini. Laju dan kecepatan penyebaran mengingatkan pada 'varian Inggris','' jelas Federico Giorgi, koordinator studi dan profesor di Departemen Farmasi dan Bioteknologi Universitas Bologna. “Mutasi protein Spike secara struktural terletak di wilayah interaksi dengan reseptor manusia ACE2. Virus corona menempel pada reseptor ini untuk menginfeksi sel, sehingga menyebarkan infeksi dengan lebih efektif.”

Para peneliti memulai dari analisis hampir 1,2 juta sampel sekuens genom SARS-CoV-2 yang ditemukan di database internasional hingga 27 April 2021. Varian T478K baru terdeteksi pada 11435 sampel. Ini dua kali lipat jumlah sampel yang disajikan varian yang sama hanya sebulan sebelumnya. Peningkatan seperti itu sejak awal 2021 membuat para peneliti khawatir.

“Varian Meksiko” tersebar merata di seluruh pria dan wanita dan rentang usia. Varian ini mewakili 52,8% dari semua coronavirus yang diurutkan di Meksiko, sedangkan di Amerika Serikat hanya muncul di 2,7% dari sampel yang diurutkan. Mengenai Eropa, “varian Meksiko” telah menyebar dengan lemah di Jerman, Swedia, dan Swiss. Di Italia hampir tidak ada dengan hanya 4 kasus yang dilaporkan.

Mutasi yang menjadi ciri varian ini terletak di wilayah protein Spike yang bertanggung jawab untuk interaksi dengan reseptor manusia ACE2: ini adalah mekanisme yang memungkinkan virus corona mengakses sel. Mutasi serupa biasa terjadi pada semua varian yang telah menjadi pusat perhatian dalam beberapa bulan terakhir. Memang, varian virus corona baru-baru ini menonjol karena tingkat infeksinya yang tinggi, yang membuatnya menyebar di banyak wilayah di dunia.

Para peneliti menguji aksi protein T478K Spike dengan dalam silikon simulasi dan menemukan bahwa protein bermutasi ini dapat mengubah muatan elektrostatik superfisial. Akibatnya, dapat mengubah tidak hanya interaksi dengan protein manusia ACE2 tetapi juga dengan antibodi dari sistem kekebalan tubuh dan dengan demikian menghambat kemanjuran obat.

“Berkat sejumlah besar data yang tersedia di basis data internasional, kami dapat memegang kendali hampir secara real-time atas situasi dengan memantau penyebaran varian virus corona di berbagai wilayah geografis,” menyimpulkan Giorgi. “Meneruskan upaya ini dalam beberapa bulan ke depan akan sangat penting untuk bertindak segera dan dengan cara yang efisien.”

“Laporan awal tentang mutasi Spike SARS-CoV-2 T478K” adalah judul penelitian yang dipublikasikan di jurnal Jurnal Virologi Medis. Penulisnya adalah Simone di Giacomo, Daniele Mercatelli, Amir Rakhimov, dan Federico Giorgi, semuanya dari Departemen Farmasi dan Bioteknologi Universitas Bologna.

Referensi: “Laporan awal pada sindrom pernapasan akut parah coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Spike mutasi T478K” oleh Simone Di Giacomo, Daniele Mercatelli, Amir Rakhimov dan Federico M. Giorgi, 5 Mei 2021, Jurnal Virologi Medis.
DOI: 10.1002/jmv.27062


Tonton videonya: ANALISIS MAKANAN - Pertemuan V Protein Uji Kualitatif u0026 Kuantitatif (Agustus 2022).