Zülal ilə zülal əlaqəsi (ing. Protein–protein interaction, PPI) — iki və ya daha çox protein molekulunun fiziki əlaqəsi.
Zülal ilə zülal əlaqələri bioloji proseslərin çoxu üçün vacibdir. Bu proseslərə siqnal ötürülməsi, enzimatik tənzimləmə, hüceyrə strukturlarının yaranması və immun cavablar daxildir. PPI-lərin öyrənilməsi, hüceyrə funksiyalarını və bir çox xəstəliklərin molekulyar mexanizmlərini anlamaqda əsas rol oynayır. Proteinin bioloji sistemlərdəki əsas molekul olması, çox vaxt digər proteinlərlə birgə fəaliyyət göstərməsi ilə əlaqəlidir. Bu interaksiyalar protein komplekslərinin formalaşmasına və bu komplekslərin hüceyrə proseslərində vacib rol oynamasına səbəb olur. PPI-lər müvəqqəti və ya sabit ola bilər və eyni protein kompleksi daxilində və ya fərqli hüceyrə kompartmentlərindən olan proteinlər arasında baş verə bilər. Protein komplekslərinin formalaşması hüceyrə bölgüsü, transkripsiyanın tənzimlənməsi və hüceyrə siqnalı kimi proseslər üçün çox vacibdir.[1][2][3]
PPI-lərin müxtəlif növləri mövcuddur. Homotipik interaksiyalar iki eyni protein arasında baş verən əlaqələrdir. Heterotipik interaksiyalar isə fərqli proteinlərin bir-biri ilə əlaqəsidir və bu növ hüceyrə proseslərində ən çox rastlanan interaksiyadır. Müvəqqəti və sabit interaksiyalar arasında fərq vardır; müvəqqəti interaksiyalar qısa müddətli olur və çox vaxt dinamik hüceyrə proseslərində iştirak edirlər, sabit interaksiyalar isə uzun müddət davam edən və daimi protein kompleksləri yaradan əlaqələrdir. Əks olunan və əks olunmayan interaksiyalar isə bəzən biokimyəvi proseslərlə geri dönə bilər, bəziləri isə geri dönməz olur və güclü, sabit komplekslər yaradır.[4]
PPI-lər zülalların müvafiq formalarda birləşməsindən, elektrostatik əlaqələrdən və kimyəvi bağlardan asılıdır. Bu əlaqələrə hidrogen bağları, hidrofobik interaksiyalar, elektrostatik interaksiyalar və Van der Waals gücləri daxildir. Hidrogen bağları, elektronegativ atomlarla hidrogen atomları arasında qeyri-kovalent əlaqələrdir. Hidrofobik interaksiyalar isə zülalların qeyri-polar hissələrinin birləşməsi ilə baş verir, bu da suyun xaric edilməsi ilə əlaqəlidir. Elektrostatik interaksiyalar bir-birinə zidd yüklü amin turşusu qalıqlarının bir-birinə təsirindən yaranır. Van der Waals gücləri isə zülal atomları arasında yaxın məsafədə baş verən zəif qeyri-kovalent əlaqələrdir. Bu interaksiyalar, hər bir zülalın səthindəki spesifik amin turşusu qalıqlarına və əlaqəli zülalın ümumi strukturuna əsaslanır.[5]
PPI-lərin öyrənilməsi bioloji hadisələrin çoxunu başa düşmək üçün vacibdir və bu interaksiyaların tədqiqi üçün müxtəlif üsullar mövcuddur. Yaşıl iki-hibrid (Y2H) metodu, zülalların bir-biri ilə fiziki əlaqələrini yoxlamaq üçün istifadə olunan genetik üsuldur. Əgər iki protein birləşirsə, reporter geni aktivləşir, bu da uğurlu interaksiyanı göstərir. Ko-immünoprisipasiya (Co-IP) üsulunda, bir antikor istifadə edərək hədəf zülal kompleksindən ayrılır və əlaqəli zülalların müəyyən edilməsi həyata keçirilir. Səth plazmon rezonansı (SPR) metodu, proteinlər arasında bağlanma interaksiyalarını real vaxtda ölçmək üçün biofizik üsuldur, bu zaman reflektiv indeksi dəyişməsi aşkarlanır. Kütlə spektrometriyası (MS) isə PPI-ləri aşkar etmək üçün istifadə olunan üsuldur, protein komplekslərinin kütləsini ölçərək zülalların və onların komplekslərinin tanınmasını təmin edir. Fluoresansiya enerji transferi (FRET) metodu, iki fluoresan etiketli molekul arasında enerji transferini aşkar edərək zülalların bir-biri ilə əlaqəsini izləməyə imkan verir. Protein mikroarraylari isə yüksək axınlı bir üsuldur, çoxsaylı interaksiyaları eyni anda aşkar etməyə imkan verir. Bu üsulda proteinlər sabit bir səthə tətbiq edilir və bağlanma hadisələri aşkar edilir.[6][7][8][9]
- ↑ Titeca K, Lemmens I, Tavernier J, Eyckerman S. "Discovering cellular protein-protein interactions: Technological strategies and opportunities". Mass Spectrometry Reviews. 38 (1). January 2019: 79–111. doi:10.1002/mas.21574. PMID 29957823.
- ↑ Herce HD, Deng W, Helma J, Leonhardt H, Cardoso MC. "Visualization and targeted disruption of protein interactions in living cells". Nature Communications. 4. 2013: 2660. Bibcode:2013NatCo...4.2660H. doi:10.1038/ncomms3660. PMC 3826628. PMID 24154492.
- ↑ Isa NF, Bensaude O, Murphy S. "Amber Suppression Technology for Mapping Site-specific Viral-host Protein Interactions in Mammalian Cells". Bio-Protocol. 12 (3). February 2022: e4315. doi:10.21769/bioprotoc.4315. PMC 8855090 (#bad_pmc). PMID 35284605 (#bad_pmid).
- ↑ Brandt ME, Vickery LE. "Charge pair interactions stabilizing ferredoxin-ferredoxin reductase complexes. Identification by complementary site-specific mutations". The Journal of Biological Chemistry. 268 (23). August 1993: 17126–17130. doi:10.1016/S0021-9258(19)85311-5. PMID 8349601.
- ↑ Hanukoglu I. "Conservation of the Enzyme-Coenzyme Interfaces in FAD and NADP Binding Adrenodoxin Reductase-A Ubiquitous Enzyme". Journal of Molecular Evolution. 85 (5–6). December 2017: 205–218. Bibcode:2017JMolE..85..205H. doi:10.1007/s00239-017-9821-9. PMID 29177972.
- ↑ Janin J, Chothia C. "The structure of protein-protein recognition sites". The Journal of Biological Chemistry. 265 (27). September 1990: 16027–16030. doi:10.1016/S0021-9258(17)46181-3. PMID 2204619.
- ↑ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. Molecular biology of the cell (4th). New York: Garland Science. 2002. ISBN 978-0-8153-3218-3.[səhifə göstərin]
- ↑ Kendrew JC, Bodo G, Dintzis HM, Parrish RG, Wyckoff H, Phillips DC. "A three-dimensional model of the myoglobin molecule obtained by x-ray analysis". Nature. 181 (4610). March 1958: 662–666. Bibcode:1958Natur.181..662K. doi:10.1038/181662a0. PMID 13517261.
- ↑ Cooper DR, Porebski PJ, Chruszcz M, Minor W. "X-ray crystallography: Assessment and validation of protein-small molecule complexes for drug discovery". Expert Opinion on Drug Discovery. 6 (8). August 2011: 771–782. doi:10.1517/17460441.2011.585154. PMC 3138648. PMID 21779303.