Cos'è un'interazione proteina-proteina?

Fondamentalmente, qualsiasi proteina che eserciti qualsiasi tipo di azione, effetto o influenza su un'altra proteina interagisce con quella proteina. Tuttavia, nel campo delle life science, il termine interazione proteina-proteina (PPI) viene utilizzato in un modo più specifico:

  • deve comportare un contatto fisico diretto, normalmente in una posizione e un orientamento specifici (docking molecolare), e formare un complesso proteico, permanente o transitorio
  • deve essere non casuale, escludendo così tutte le proteine che possono urtarsi per caso
  • non deve essere generico, ma ha uno scopo specifico che differisce da funzioni completamente generiche come la produzione e la degradazione delle proteine (De las Rivas and Fontanillo 2009).

Tipi di interazioni proteina-proteina

Le interazioni proteina-proteina possono essere classificate in diversi modi (secondo Acuner-Ozbabacan et al. 2011): 

  • In base all'affinità, possono essere classificate come interazioni obbligate (nel caso in cui una o più proteine siano instabili in vivo a meno che non interagiscano e formino un complesso proteico specifico) e interazioni non obbligate (nel caso le proteine possano esistere indipendentemente).
  • Le interazioni non obbligate possono essere classificate in base alla stabilità del complesso che formano, come permanenti o transitorie, e le interazioni transitorie come deboli o forti.
  • Poiché la maggior parte delle interazioni obbligate sono permanenti e la maggior parte delle interazioni non obbligate sono transitorie, obbligatorie e permanenti sono talvolta usate in modo intercambiabile in letteratura.

 

La maggior parte dei processi cellulari sono regolati da PPI transitori e quindi gran parte della ricerca sui PPI si concentra su questo tipo di interazione.

Metodi disponibili per studiare le interazioni proteina-proteina

Esistono dozzine di metodi disponibili per indagare sul PPI e ciascuno presenta numerosi vantaggi e svantaggi, ad es.

  • in termini di tipo di interazioni che possono rilevare
  • in termini di tipo di proteine con cui possono essere utilizzati
  • il numero di falsi positivi e falsi negativi che producono
  • la strumentazione richiesta e così via.

A causa dell'elevato numero di falsi positivi e negativi prodotti dalla maggior parte dei metodi, di solito è necessario confermare ciascuna interazione utilizzando 2 o 3 metodi diversi.

La maggior parte dei metodi rientra in uno dei 3 gruppi di metodi: in silico, in vitro e in vivo. (Srinivasa Rao et al. 2013):

I metodi in silico utilizzano modelli computerizzati per prevedere le interazioni proteina-proteina. Includono approcci basati sulla sequenza, approcci basati sulla struttura, prossimità cromosomica, fusione genica, ibrido in silico 2, mirror tree, albero filogenetico e approcci basati sull'espressione genica.

I metodi in vitro vengono eseguiti in un ambiente controllato al di fuori di un organismo vivente. I metodi in vitro utilizzati per il rilevamento di PPI includono la purificazione di affinità tandem, cromatografia di affinità, coimmunoprecipitazione, array di proteine, complementazione di frammenti proteici, visualizzazione dei fagi, cristallografia a raggi X e spettroscopia NMR. In alcuni di essi (ad esempio, la coimmunoprecipitazione) l'interazione avviene in vivo, ma l'interazione viene fissata e rilevata dopo la morte della cellula o dell'organismo, e quindi a volte sono marcati come metodi ex vivo.

I metodi in vivo vengono eseguiti su cellule o organismi viventi. Il grande vantaggio dei metodi in vivo è che preservano l'ambiente nativo in cui avviene l'interazione. Inoltre, alcuni di essi, come FRET, sono reversibili e possono essere utilizzati per quantificare dinamicamente le interazioni proteina-proteina, il che è molto vantaggioso. Segui il link sottostante per ulteriori informazioni su questo tipo di metodi.

Strumenti utilizzati per studiare le interazioni proteina-proteina

Molti dei metodi in vivo sopra menzionati utilizzano etichette fluorescenti o luminescenti. Pertanto, per utilizzarli sono necessari strumenti in grado di misurare la fluorescenza e / o la luminescenza. Esistono molti strumenti diversi che possono essere utilizzati per questo tipo di misure, inclusi lettori di micropiastre, microscopi a fluorescenza, sistemi di imaging in vivo e altri. Ogni strumento è diverso in termini di prestazioni, flessibilità, produttività, dimensione del campione e, soprattutto, le tecniche per gli studi di interazione proteina-proteina che sono in grado di eseguire. Segui il link sottostante per ulteriori informazioni sugli strumenti per questa applicazione.

Strumenti per studiare PPI

Note di applicazione relative all'interazione proteina-proteina

10 Risultati