Modularidad en redes genéticas de proteínas

Significado biológico de estructuras modulares en las redes de proteínas
Categoría: Ingeniería Genética
 

 Personas de Investigación: Jianzhi Zhang y Zhang Jianzhi

Lugar: Edificio 2019 Kraus de Ciencias Naturales, Universidad del Norte 830, Ann Arbor, MI 48109 a 1048, t: 734.615.4917 // f: 734.763.0544, Estados Unidos

Detalles

Importancia biológica de estructuras modulares en las redes de proteínas

Es fácil observar que muchas redes de forma natural se dividen en comunidades o módulos, donde los enlaces dentro de los módulos son más fuertes y más denso que esos módulos en todo - como la forma en que las personas de la misma edad tienden a interactuar más entre sí que con personas de diferentes edades grupos. Se cree ampliamente que las redes dentro de las células son modulares, de la misma manera. Dres Zhi Wang y Zhang Jianzhi, de la Universidad de Michigan, ahora investigan estas propiedades modulares y concluyen que puede ser sólo un subproducto de la evolución al azar, y no es funcional en absoluto.

Se cree que los módulos de redes celulares que se formen de una manera que refleja la relativa independencia y la coherencia de las distintas unidades funcionales en una célula - cada módulo tiene una función. Esta investigación, publicada en la revista de acceso abierto PLoS Computational Biology, sugiere ahora que los módulos estructurales en la red de interacción proteína-proteína de levadura pueden haberse originado como un subproducto evolutivo sin mucha importancia biológica.

Hay poca evidencia de que los módulos estructurales descritas previamente se corresponde en absoluto a las unidades funcionales. Parece que los análisis anteriores pueden haber creado incluso algunos de estos módulos a través de las técnicas usadas para investigar las propiedades de la proteína. Refutar los estudios anteriores, los autores muestran ahora mediante simulación por ordenador que pueden surgir estructuras modulares durante el crecimiento de la red a través de un modelo simple de la duplicación de genes, sin preferencia de selección natural para la modularidad.

Resumen del autor

Muchas redes complejas se dividen de forma natural en las comunidades o módulos, en los enlaces dentro de los módulos son mucho más densos que los del otro lado módulos. Por ejemplo, los individuos humanos que pertenecen a los mismos grupos étnicos interactúan más entre ellos que los de diferentes grupos étnicos. Las funciones celulares también se organizan de una manera altamente modular, donde cada módulo es un objeto discreto compuesto de un grupo de componentes estrechamente vinculados y realiza una tarea relativamente independiente. Es interesante preguntarse si esta modularidad en la función celular surge de la modularidad en redes de interacción molecular, tales como la red de regulación transcripcional y redes (IPP) de interacción de proteínas. Analizamos la red de levadura PPI y demostrar que sí es significativamente más modular que las redes reconectados al azar. Sin embargo, encontramos poca evidencia de que los módulos estructurales corresponden a las unidades funcionales. También somos capaces de observar cualquier conservación evolutiva entre la levadura, moscas, y módulos de nematodos PPI. A continuación, muestran mediante simulación por ordenador que pueden surgir estructuras modulares durante el crecimiento de la red a través de un modelo simple de la duplicación de genes, sin que la selección natural para la modularidad. Por lo tanto, parece que los módulos estructurales de la red PPI pueden haberse originado como un subproducto evolutivo sin mucha importancia biológica.


Acerca de Investigadores:
Jianzhi Zhang y Zhang  jianzhi
Departamento de Ecología y Biología Evolutiva,
Universidad de Michigan,
Ann Arbor,
Michigan,
Estados Unidos de América

Financiado-
Este trabajo fue apoyado en parte por subvenciones de investigación de los Institutos Nacionales de Salud y la Universidad de Michigan para JZ.


1. Un ejemplo de una red de pequeño mundo con una estructura modular (A) y su red aleatoriamente recableada (B)

2. La modularidad del levadura PIC y Redes PEC comparadas con la de sus redes de recableado al azar, y la similitud de composiciones de módulos entre PIC y Redes PEC edn comparación con redes recableadas al azar


3. Red PPI Representaciones de complejos de proteínas

4. La falta de correspondencia evidente entre los módulos estructurales y unidades funcionales