برهم‌کنش پروتئین-پروتئین

• تعریف PPI (برهم‌کنش پروتئین-پروتئین):

PPI به تعاملات فیزیکی یا عملکردی بین دو یا چند پروتئین گفته می‌شود که برای انجام عملکردهای زیستی در سلول ضروری‌اند.

پروتئین‌ها معمولاً به تنهایی عمل نمی‌کنند؛ بلکه با اتصال به سایر پروتئین‌ها شبکه‌هایی می‌سازند که بسیاری از فرآیندهای زیستی مانند سیگنال‌دهی سلولی، تنظیم بیان ژن، متابولیسم، و مرگ سلولی (apoptosis) را کنترل می‌کنند.

• انواع برهم‌کنش پروتئینی:

1. فیزیکی (Physical interactions):
   • اتصال مستقیم بین دو پروتئین
   • مثال: اتصال آنزیم به سوبسترا یا اتصال دو زیرواحد پروتئین
2. عملکردی (Functional associations):
   • همکاری در یک مسیر زیستی مشترک بدون اتصال مستقیم
   • مثال: دو پروتئینی که در یک مسیر سیگنال‌دهی نقش دارند

• 🔬 روش‌های شناسایی PPI:

1. آزمایشگاهی (Experimental):

• Yeast Two-Hybrid (Y2H): بررسی اتصال فیزیکی دو پروتئین در سلول مخمر
• Co-Immunoprecipitation (Co-IP): استفاده از آنتی‌بادی برای کشف هم‌پیوندی پروتئین‌ها
• Mass Spectrometry (MS): برای کشف مجموعه‌های پروتئینی در شرایط طبیعی سلولی

1. محاسباتی (Computational):

• پیش‌بینی بر اساس توالی یا ساختار
• شباهت به تعاملات شناخته‌شده در موجودات دیگر (homology-based)
• استفاده از الگوریتم‌ها و یادگیری ماشین برای پیش‌بینی PPI

• 🧠 اهمیت بیوانفورماتیکی:

تحلیل شبکه‌های PPI به ما کمک می‌کند تا:

• ژن‌های کلیدی (hub genes) در بیماری‌ها را شناسایی کنیم
• هدف‌های دارویی جدید برای درمان طراحی کنیم
• درک عمیق‌تری از عملکرد سلول‌ها و مکانیسم بیماری‌ها به دست آوریم

• 🕸️ شبکه‌های PPI:

در بیوانفورماتیک، تعاملات پروتئینی اغلب به صورت شبکه (graph) مدل‌سازی می‌شوند، جایی که:

• گره‌ها (nodes): پروتئین‌ها هستند
• یال‌ها (edges): تعاملات بین آن‌ها هستند

ابزارهایی مانند STRING, Cytoscape و BioGRID برای ساخت و تحلیل این شبکه‌ها کاربرد دارند.

• 🧪 آموزش ساخت شبکه PPI با Cytoscape

1. 🔧 پیش‌نیازها:
2. نصب Cytoscape
3. اتصال به اینترنت (برای بارگیری داده‌ها از منابع آنلاین مثل STRING)

1. 🪜 مراحل گام‌به‌گام:
2. مرحله 1: اجرای نرم‌افزار Cytoscape

• پس از نصب، Cytoscape را باز کنید.
• از منوی بالای نرم‌افزار به بخش Apps > App Manager بروید.

1. مرحله 2: نصب افزونه STRING

• در App Manager، افزونه STRING را جستجو و نصب کنید.
• پس از نصب، گزینه جدیدی به منو اضافه می‌شود: Apps > STRING: Protein Query

1. مرحله 3: جستجوی پروتئین‌ها

• به Apps > STRING: Protein Query بروید.
• در پنجره بازشده:
  • Organism: مثلاً Homo sapiens (برای انسان)
  • Protein names or IDs: لیستی از ژن‌ها یا پروتئین‌ها (مثلاً: TP53, BRCA1, EGFR)
  • سایر گزینه‌ها را به‌صورت پیش‌فرض بگذارید یا به دلخواه تنظیم کنید.
  • روی دکمه Search کلیک کنید.

1. مرحله 4: بارگیری و مشاهده شبکه

• Cytoscape به پایگاه STRING متصل شده و شبکه PPI را بارگیری می‌کند.
• هر گره (node) یک پروتئین و هر یال (edge) یک تعامل بین پروتئین‌ها است.

1. مرحله 5: آنالیز و ویژوال‌سازی

• از پنل‌های سمت چپ و راست برای:
  • تغییر رنگ گره‌ها بر اساس ویژگی خاص
  • تغییر ضخامت یال‌ها بر اساس قدرت تعامل
  • فیلتر کردن بر اساس confidence score
• می‌توانید از Style یا Network Analyzer استفاده کنید