[논문 리뷰] Evolutionary conservation of motif constituents within the yeast protein interaction network

Stefan Wuchty, Zoltán N. Oltvai외 1명|ArXiv.org|2003. 10. 19.

Bioinformatics and Genomic Networks참고 문헌 21인용 수 16

한 줄 요약

이 연구는 상위 구조적 모티프를 분석함으로써 *Saccharomyces cerevisiae* 단백질 상호작용 네트워크에서 진화적 보존성을 조사한다. 고도로 상호연결되어 기능적으로 일관된 모티프 내의 단백질은 덜 구조화된 영역에 있는 단백질보다 유의미하게 더 높은 진화적 보존성을 보이며, 이는 네트워크 모티프가 생물학적 기능에 의해 형성된 기능적이고 진화적으로 보존된 단위임을 시사한다.

ABSTRACT

Understanding why some cellular components are conserved across species, while others evolve rapidly is a key question of modern biology. Here we demonstrate that in S. cerevisiae proteins organized in cohesive patterns of interactions are conserved to a significantly higher degree than those that do not participate in such motifs. We find that the conservation of proteins within distinct topological motifs correlates with the motif's inter-connectedness and function and also depends on the structure of the overall interactome topology. These findings indicate that motifs may represent evolutionary conserved topological units of cellular networks molded in accordance with the specific biological function in which they participate.

연구 동기 및 목표

• 일부 세포 성분은 왜 진화적으로 보존되며 다른 성분은 왜 빠르게 진화하는지 이해하기 위해.
• 효모 단백질 상호작용 네트워크의 특정 상위 구조적 모티프가 구성 단백질의 보존성과 상관관계가 있는지 조사하기 위해.
• 모티프의 상호연결성과 전체 네트워크 구조가 단백질 보존성에 미치는 영향을 검토하기 위해.
• 모티프가 세포 네트워크에서 기능적이고 진화적으로 보존된 단위를 대표하는지 확인하기 위해.

제안 방법

• 연구자들은 반복적으로 나타나는 상위 구조적 모티프를 식별하기 위해 *S. cerevisiae* 단백질 상호작용 네트워크를 분석하였다.
• 다른 종 간의 서열 유사성 측정을 통해 각 모티프 내 단백질의 진화적 보존성을 정량화하였다.
• 모티프의 상호연결성(예: 간선 수 및 노드 수)과 구성 단백질의 평균 보존성 간 상관관계를 분석하였다.
• 모티프 보존성이 네트워크 구조에 의존하는지 평가하기 위해 상호작용체의 전반적 구조를 고려한 분석을 수행하였다.
• genomic 데이터베이스에서 유전자 서열 정렬 및 진화적 거리 측정 기준을 활용해 단백질 보존성을 측정하였다.
• 모티프에 속하지 않은 단백질과 비교하여 모티프 구성 단백질이 유의미하게 더 보존되어 있는지 통계적 비교를 수행하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 효모 상호작용체의 특정 상위 구조적 모티프 내 단백질은 모티프 외부의 단백질보다 진화적으로 더 보존되는가?
• RQ2 모티프의 상호연결성이 구성 단백질의 보존성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 효모 상호작용체의 전반적 네트워크 구조가 모티프 구성 단백질의 보존성에 영향을 미치는가?
• RQ4 기능적 일관성과 모티프 구조가 진화적 보존성과 어느 정도 상관관계가 있는가?

주요 결과

• 기능적으로 일관되고 고도로 상호연결된 모티프 내 단백질은 이러한 모티프에 참여하지 않는 단백질보다 유의미하게 더 높은 진화적 보존성을 보였다.
• 모티프 내 보존성 수준은 모티프의 상호연결성과 기능적 일관성과 정적 상관관계를 보였다.
• 모티프 보존성은 상호작용체의 전반적 네트워크 구조에 영향을 받으며, 이는 구조적 맥락이 중요하다는 것을 시사한다.
• 결과적으로 네트워크 모티프가 생물학적 기능에 의해 형성된 진화적으로 보존된 상위 구조적 단위임을 시사한다.
• 이 연구는 기능 모듈이 그들의 구조적 및 기능적 통합성 덕분에 진화 과정에서 유지된다는 경험적 증거를 제공한다.