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EMBL-EBI Pablo Porras Millán, scientific curator Capturando el interactoma: creación y análisis de bases de datos de interacciones moleculares.

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Presentación del tema: "EMBL-EBI Pablo Porras Millán, scientific curator Capturando el interactoma: creación y análisis de bases de datos de interacciones moleculares."— Transcripción de la presentación:

1 EMBL-EBI Pablo Porras Millán, scientific curator Capturando el interactoma: creación y análisis de bases de datos de interacciones moleculares

2 EMBL-EBI Lazebnik, Biochemistry (Mosc). 2004, PMID: ¿Por qué estudiar el interactoma?

3 EMBL-EBI

4 Serendipitiously Recovered Component Most Important Component Really Important Component Undoubtedly Most Important Component

5 EMBL-EBI Un modelo que se ajusta a la realidad El modelo del biólogo

6 EMBL-EBI European Institute of Bioinformatics

7 EMBL-EBI Genomas Secuencias de nucleótidos Expresión génica Proteomas Familias, motivos y dominios proteicos Estructura de proteínas Interacciones proteína-proteína Sustancias químicas Rutas biológicas Sistemas Bibliografía Secuencias de proteínas Tipos de datos registrados en el EBI

8 EMBL-EBI Un par de definiciones… Interacciones proteína-proteína (IPPs): contactos físicos y selectivos que ocurren entre pares de proteínas en determinadas regiones moleculares y en un contexto biológico definido. Interactoma: Conjunto de interacciones proteína-proteína que tienen lugar en la célula / en un organismo / en un contexto biológico determinado… Red de interacciones proteína-proteína: Representación gráfica de un conjunto de IPPs en la que las proteínas se representan en forma de nodos y las interacciones en forma de aristas.

9 EMBL-EBI ¿Por qué estudiar interacciones proteína- proteína (IPPs)? 1.Para predecir la función biológica de la proteína culpable por asociación Proteínas con funciones similares deberían agruparse 2.Para mejorar la caracterización de complejos proteicos y vías biológicas Las redes de interacción funcionan como un mapa-borrador en el que ensamblar los elementos que forman las vías biológicas Nivel gen ADNARN Nivel proteína 1 proteína = 1 función 1 proteína = n funciones = n redes ¡MAL!

10 EMBL-EBI Culpable por asociación Histona metiltransferasa Papel en desarrollo temprano y hematopoyesis Proto-oncogén Factor de transcripción Kinasa ciclina-dependiente Regulación de la transcripción Mediador de la actividad de la ARN- polimerasa Regulación de la transcripción Modulador transcripcional Regulación de la transcripción dependiente de kinasas Modulador transcripcional activado por receptor Modulación de la transcripción, transducción de señales, activado por kinasas Papel en la inhibición de la curación de heridas Posible oncoproteína Activación de la transcripción Posible oncoproteína Implicado en la regulación de la transcripción Ciclina Regulación de ciclina- kinasa, regulación transcripción y ciclo celular Algo que ver con transcripción y control del ciclo celular

11 EMBL-EBI 11 Interacciones binarias – Dos participantes Colocalización – Proximidad de dos o más participantes Ints. n-arias (asociaciones) – Purificación de complejos Ints. funcionales / directas – Ej. Ints. enzimáticas Tipos de interacciones proteína-proteína

12 EMBL-EBI 12 Interacciones binarias

13 EMBL-EBI 13 Colocalización

14 EMBL-EBI 14 Interacciones n-arias (asociaciones) Schleiff et al., Nat Rev Mol Cell Biol PMID:

15 EMBL-EBI Interacciones funcionales / directas Generalmente ensayos in vitro Los participantes suelen conocerse por adelantado (predeterminados) Ejs.- ensayos enzimáticos, SPR, cristalografía, métodos que usan proteínas purificadas… Imágenes tomadas de Wikipedia:

16 EMBL-EBI Doble híbrido (Y2H) Alto rendimiento Difracción de rayos X Bajo rendimiento Purificación por afinidad en tándem + espectrometría de masas (TAP-MS) Métodos de detección de PPIs Ningún método puede reproducir una verdadera interacción binaria observada en condiciones fisiológicas – todas las interacciones detectadas experimentalmente son esencialmente artefactos

17 EMBL-EBI Dominios de interacción Solapamiento de rangos en la secuencia: Representando IPPs: dominios de interacción

18 EMBL-EBI Algunos metodos experimentales generan datos de tipo complejo: Ej. Purificación por afinidad en tándem (TAP) Cuando se debe convertir esta información en datos binarios, hay 2 algoritmos disponibles: Representando IPPs: El problema de los complejos

19 EMBL-EBI De Las Rivas & Fontanillo, PLoS Computational biology, PMID: Bases de datos de interacciones: tipos

20 EMBL-EBI Bases de datos primarias: niveles de curación CURACIÓN A FONDO CURACIÓN SUPERFICIAL Curación superficial BioGRID – curación activa, número limitado de organismos modelo HPRD – curación activa, centrada en humanos, predicción de interacciones MPIDB – curación activa, interacciones en microbios I nnateDB – curación activa – interacciones relacionadas con inmunidad innata Curación a fondo IntAct – curación activa, amplia cobertura de especies, todo tipo de moléculas MINT – curación activa, amplia cobertura de especies, sólo IPPs DIP – curación activa, amplia cobertura de especies, sólo IPPs MPACT – actualmente sin curación, cobertura de especies limitada, sólo IPPs MatrixDB – curación activa, sólo moléculas de la matriz extracelular BIND – detuvo la curacción en 2006/7, amplia cobertura de especias, todo tipo de moléculas – la información está quedando desfasada I2D – curación activa – IPPs implicadas en cáncer

21 EMBL-EBI Bases de datos primarias: cobertura De Las Rivas & Fontanillo, PLoS Computational biology, PMID: Cobertura de IPPs humanas en las principales bases de datos públicas

22 EMBL-EBI Un estándar para la representación de interacciones: el consorcio iMEX Orchard et al., Nature Methods, PMID:

23 EMBL-EBI Cliente de consulta unificada: PSICQUIC PSICQUIC Consulta MIQL Entrada Interacciones PSI-MI Salida PSICQUIC Registro PSICQUIC Servicio A PSICQUIC Servicio B PSICQUIC Servicio C

24 EMBL-EBI Entrada Publicación Experimento 1 Interacción 1 Participante 1 Características Participante 2 Características Interacción 2 Experimento 2 Interacción 3Interacción 4 … … … [A] Nivel publicación (entrada) [B] Nivel experimento [C] Nivel interacción [D] Nivel participante [E] Nivel característica IntAct: Esquema de almacenamiento de datos

25 EMBL-EBI IntAct: Uso de la ontología PSI-MI

26 EMBL-EBI CURACIÓN PROPUESTAS DIRECTAS DATOS DE INTERACCIONES MOLECULARES PUBLICADOS PAQUETES DE DATOS DE PROYECTOS DE DETECCIÓN DE INTERACCIONES A GRAN ESCALA IntAct: El trabajo del curator (curador)

27 EMBL-EBI REFERENCIAS CRUZADAS FAMILIAS Y DOMINIOS InterPro MOLÉCULAS PEQUEÑAS ChEBI FUNCIÓN Gene Ontology SECUENCIAS GENOMA Ensembl UniProtKB SECUENCIAS PROTEÍNA PAQUETES DE DATOS DE PROYECTOS DE DETECCIÓN DE INTERACCIONES A GRAN ESCALA DATOS DE INTERACCIONES MOLECULARES PUBLICADOS CURACIÓN PROPUESTAS DIRECTAS Otros ESTRUCTURA, ORGANISMO, TEJIDO, ETC…

28 EMBL-EBI copia y pega Búsqueda web en IntAct

29 EMBL-EBI Detalles de la interacción Enlace a UniProtKB o a Dasty Resultados de la búsqueda

30 EMBL-EBI IntAct: Representando interacciones

31 EMBL-EBI IntAct: el visualizador Dasty

32 EMBL-EBI Podemos hacer consultas complejas usando el Molecular Interaction Query Language (MIQL). Lista de campos usados para hacer consultas: IntAct: Búsquedas con MIQL

33 EMBL-EBI IntAct: Visualizando interacciones con networkView

34 EMBL-EBI Más información sobre IntAct: cursos on-line en el EBI

35 EMBL-EBI Blisson et al., 2011, Nature Biotechnology, PMID: Desafíos en representación e integración de datos en las redes de IPPs

36 EMBL-EBI Mas información sobre el análisis del interactoma Nuestro grupo ha escrito un tutorial dentro de un programa de la Human Protein Organization (HUPO) tratando la importancia del análisis de las redes de interacciones moleculares y que presenta un ejemplo de análisis guiado para el lector: Koh, Porras, Aranda, Hermjakob, & Orchard, 2012, Journal of Proteome Research, PMID: Una buena revisión general acerca de conceptos básicos en el estudio del interactoma: De Las Rivas & Fontanillo, 2010, PLoS Computational Biology, PMID: Otra revisión general, centrada en el estudio del interactoma en relación a enfermedades humanas: Vidal, Cusick, & Barabási, 2011, Cell, PMID: Una revisión reciente sobre biología de redes diferencial, el estudio de las diferencias entre situaciones biológicas distintas en contraste con el interactoma estático: Ideker & Krogan, 2012, Molecular Systems Biology, PMID: Asignar puntuaciones en función de la confianza a interacciones moleculares requiere usar estrategias paralelas y complementarias. En este artículo de evalúa la fiabilidad de distintos métodos de detección experimental con respecto a un set de interacciones de referencia: Braun et al., 2008, Nature Methods, PMID: Para terminar, un buen ejemplo de análisis usando datos que proceden de bases de datos primarias. Los autores construyen una red de alta calidad usando datos de interacciones binarias en las que hay información acerca de las superficies de interacción a resolución atómica, integran información relativa a mutaciones causantes de enfermedad y encuentran que existe una correlación entre la posición de dichas mutaciones en las superficies de interacción y su predisposición a causar enfermedad: X. Wang et al., 2012, Nature Biotechnology, PMID:

37 EMBL-EBI Agradecimientos Henning Hermjakob Jefe de grupo Rafael Jiménez Marine Dumousseau Noemí del Toro John Gómez Equipo de desarrolladores Sandra Orchard Margaret Duesbury Jyoti Khadake Equipo de curaciónCoordinadora


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