Most proteins function by interacting with other molecules. Their interaction interfaces are highly conserved throughout evolution to avoid undesirable interactions that lead to fatal disorders in cells. Identifying and classifying protein interaction interfaces on a large scale can help researchers discover drug targets more efficiently.
Here, we introduce two web-based services for protein interactomics study: PSlbase and InterPare. 1) PSlbase (http://psimap.org or http://psibase.kaist.ac.kr) is a database and file server for protein structural interaction information. It provides a map to view genomic-scale protein interaction at protein family or superfamily level. 2) InterPare (http://interpare.kaist.ac.kr or http://interpare.net) is a large-scale protein domain interaction interface database. It contains both inter-chain (between chains) interfaces and intra-chain (within chain) interfaces. Three methods have been used to detect interacting interfaces: 1) the geometric distance method, 2) Accessible Surface Area (ASA) method, and 3) the Voronoi diagram method.
By using PSlbase and InterPare users can retrieve 1) domain-domain and protein-protein interaction information from proteins whose 3D-structures are identified, 2) a protein interaction map and its viewer at protein superfamily and family levels, 3) protein interior, surface, and interaction interface views, 4) atom coordinate files that belong to interface, surface, and interior regions. They also provide 1) structural domain prediction tools for possible interactions by detecting homologous matches in PDB from query sequences, and 2) statistics such as the amino acid propensities of queried protein according to its interior, surface and interface region. We believe that PSlbase and InterPare can be a useful resource in the fields of structure biology, bioinformatics, and drug discovery.
단백질의 기능은 다른 분자들과의 상호작용을 통하여 나타난다. 특히 단백질의 3차원 구조는 단백질의 상호 작용과 기능을 결정짓는 가장 큰 요인이다. 특정 단백질의 구조에서 다른 단백질과 물리적 상호작용이 일어나는 상호작용면을 ‘단백질 상호작용 인터페이스’라 부르며, 인터페이스의 구조는 단백질의 다른 부분에 비해 아미노산 서열 뿐만아니라 3차원 구조가 상대적으로 보존적이다. 이는 단백질의 비정상적인 상호작용으로 인해 야기되는 세포의 치명적인 영향을 줄이기위한 단백질의 진화적 적응의 결과이다. 따라서 단백질 구조를 밝히는 것뿐 만 아니라, 단백질의 상호작용면을 대용량으로 찾아내고 인터페이스를 구조적 그리고 기능적으로 분류 작업을 통하여, 단백질 상호작용에 대한 더욱 정밀한 분석과 신약의 새로운 타겟을 찾아 낼 수 있는데 많은 도움을 줄 수 있을 것이다.
본 논문은 단백질 상호작용체학 (interactomics) 연구를 위한 웹기반 시스템인 싸이베이스와 인터페어를 소개한다. 싸이베이스 (http://psimap.org 또는 http://psibase.kaist.ac.kr) 는 단백질의 구조적 상호작용 정보에 관한 데이터베이스이자 파일 서버이다. 싸이베이스에서는, 단백질 페밀리 또는 슈퍼페밀리 레벨에서, 게놈 스케일로 단백질간 상호작용 정보를 볼 수 있는 지도를 제공한다. 인터페어 (http://interpare.net 또는 http://interpare.kaist.ac.kr) 는 단백질의 구조적 기능적 단위인 도메인의 상호작용면에 대한 정보를 제공하며, 단백질 체인사이의 도메인 인터페이스 (inter-chain interface) 와 단백질 체인 내부의 도메인 인터페이스 (intra-chain interface) 를 모두 포함한다. 인터페이스를 탐지하기위한 방법으로 1) 기하학적 거리 계산, 2) 용매 접근 가능면적 계산, 그리고 3) 보르노이 다이어그램, 이상 세가지방법을 사용하였다.
싸이베이스와 인터페어는 다음과 같은 정보를 제공한다.
1. 3차원 구조가 밝혀진 단백질에 대하여, 단백질 또는 도메인간의 상호작용에 관한 정보,
2. 단백질의 구조적 상호작용 지도,
3. 단백질의 내부, 외부, 상호작용면에 대한 원자 좌표 정보와 구조시각화
4. 단백질 서열로부터 기존에 밝혀진 도메인 구조를 바탕으로 가장 비슷한 구조적 도메인을 예측
5. 단백질의 내부, 외부, 인터페이스 부위에 대한 면적과, 아미노산 조성에 관한 정보
싸이베이스와 인터페어에서 제공하는 정보는 구조 생물학, 구조 생물정보학, 그리고 신약개발 분야에 많은 도움이 될 것으로 확신한다.
