[论文解读] Evolutionary conservation of motif constituents within the yeast protein interaction network

Stefan Wuchty, Zoltán N. Oltvai+1 more|ArXiv.org|Oct 19, 2003

Bioinformatics and Genomic Networks参考文献 21被引用 16

一句话总结

本研究通过分析拓扑基序，探究了酿酒酵母（*Saccharomyces cerevisiae*）蛋白质相互作用网络中的进化保守性。结果表明，处于高度互联、功能一致的基序中的蛋白质，其进化保守性显著高于处于结构较不规则区域的蛋白质，表明网络基序是受生物功能塑造的功能与进化单位。

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.

研究动机与目标

• 理解为何某些细胞组分具有进化保守性而其他组分则快速演化。
• 调查酿酒酵母蛋白质相互作用网络中的特定拓扑基序是否与其中蛋白质的更高保守性相关。
• 研究基序的互联程度和整体网络拓扑如何影响蛋白质的保守性。
• 确定基序是否代表细胞网络中的功能与进化单位。

提出的方法

• 研究人员分析了酿酒酵母（*S. cerevisiae*）的蛋白质相互作用网络，以识别重复出现的拓扑基序。
• 通过跨物种的序列相似性，量化了每个基序中蛋白质的进化保守性。
• 将基序的互联程度（例如边数和节点数）与其中蛋白质的平均保守性进行相关分析。
• 考虑了相互作用组的整体拓扑结构，以评估基序保守性是否依赖于网络结构。
• 通过基因组数据库中的序列比对和进化距离度量方法，测量蛋白质的保守性。
• 进行了统计比较，以检验基序组成蛋白质是否显著比非基序蛋白质更保守。

实验结果

研究问题

• RQ1 酵母相互作用组中特定拓扑基序内的蛋白质是否比非基序内的蛋白质具有更高的进化保守性？
• RQ2 基序的互联程度在多大程度上影响其组成蛋白质的保守性？
• RQ3 酵母相互作用组的整体拓扑结构是否影响基序组成蛋白质的保守性？
• RQ4 功能一致性与基序结构在多大程度上与进化保守性相关？

主要发现

• 处于紧密连接、高度互联的基序中的蛋白质，其进化保守性显著高于未参与此类基序的蛋白质。
• 基序内部的保守性水平与其互联程度和功能一致性呈正相关。
• 基序的保守性受到相互作用组整体拓扑结构的影响，表明结构背景具有重要意义。
• 结果表明，网络基序是受其生物功能塑造的进化保守的拓扑单元。
• 本研究提供了实证证据，表明蛋白质相互作用网络中的功能模块因结构与功能的整合而通过进化得以保留。