شناسایی پروتئینهای کلیدی در زنجیره انتقال الکترون با استفاده از پارامترهای مرکزیت

سیستمهای بیولوژیک از کلاسترهای متعامل فانکشنال تشکیل شده اند. شاخصهای مرکزیت در ایزوله کردن کلاسترها از کل شبکه و تشخیص پروتئین های حیاتی کمک میکنند. تشخیص مشخصه های توپولوژیک شبکه های برهم کنش پروتئینی سه میکروارگانیسم که هر سه آنها باکتری میباشند با به کارگیری روشهای تحلیل شبکه استاتیک که از تئوری گراف استخراج شده اند انجام گردید و منجر به شناسایی کلاسترها و پروتئینهای کلیدی در زنجیره انتقال الکترون شد که در هر سه شبکه بسیار به هم شباهت داشتند. سه میکروارگانیسم مورد مطالعه Shewanella oneidensis ،Geobacter metallireducens وEscherichia coli میباشند که فعالیت الکتروشیمیایی قابل ملاحظه در زنجیره انتقال الکترون دارند. تجزیه و تحلیل شبکه ها نشان میدهد که در شبکه هر سه باکتری سه کلاستر عمده سایتوکروم C ، سوکسینات دهییدروژناز و NADH dehydrogenase که لازمه تنفس بی هوازی و انتقال الکترون هستندوجود دارد. شاخصهای مرکزیت نشان میدهند که کلاسترهای بزرگ هیچگاه به طور مستقیم به یکدیگر متصل نمیشوند بلکه همواره تعدادی پروتئین بادرجات پائین و گذردهی بالا (Betweenness) وجود دارند که پل ارتباطی بین این کلاسترها هستند و اصطلاحاً گلوگا ههای شبکه (Buttlenecks) نامیده میشوند. این پروتئینها برای عملکرد زنجیره انتقال الکترون کلیدی هستند. پروتئینهای کلیدی کمپلکسهای آنزیمی هستند که وظیفه انتقال متابولیت-های مختلف زنجیره انتقال الکترون تا پذیرنده نهایی الکترون را به عهده دارند. به عنوان مثال دو پروتئینquinol-cytochrome C reductase و NADH-quinone dehydrogenase، با بالاترین مقادیر، به ترتیب احیاء سایتوکرم C و اکسیداسیون NADH را کاتالیز میکنند. این واکنش ها برای تداوم انتقال الکترون از یک متابولیت به دیگری ضروری هستند. به عنوان نتیجه میتوان گفت که شاخص های مرکزیت میتوانند مشخص کننده پروتئینهای مهم واساسی در فرآیندهای مختلف بیولوژیک باشد.

Keywords:

شبکه های برهمکنش پروتئینی , شاخصهای مرکزیت , پروتئینهای کلیدی , تئوری گراف