Hot regions in protein?protein interactions and analysis of hot region distribution in hub proteins

Abstract

Protein etkileşimleri birçok hücre işlemlerin gerçekleşmesinde önemli rol oynar veproteinler son derece özel bir şekilde birbirleriyle etkileşirler. Etkileşim mekanızması halasırrını korumaktadır. Ancak, araştırmacılar protein ortakları ve bağlayıcı bölgeleritanımlamak için sıkı calışıyorlar. Hücresel düzeyde, protein?protein etkileşimleridüğümleri protein ve bağlantıları etkileşim olan bir ağ olarak modellenebilir. Merkezdügüm proteinleri ağdaki en çok bağlı düğümlerdir. Bu nedenle, Merkez düğüm proteinlerihücre içinde önemli bir role sahiptir. Arayüzler protein etkileşimlerinin fonksiyonelbirimleridir ve protein arayüzlerindeki herhangi bir bozulma birçok hastalaığın gelişmesineneden olabilir. Sıcak noktalar, bağlanma enerjisine daha fazla katkıda bulunan önemliaminoasitlerdir. Bunlar arayüzeyde eşit dağıltılmamıştır daha ziyade kümelenmiştir (sıcakbölgeler). Sıcak bölgeler protein?protein etkileşimlerinde bağlanma eğilimi ve özgüllüğü,ve ilaç hedefleme için önemlidir.Bu çalışma esas olarak protein?protein arayüzlerinde sıcak bölgelerin rolü ne sorusunacevap vermeye yoğunlaşır. Bu amaç çerçevesinde, tez iki konu üzerinde yoğunlaşmaktadır;(i) sıcak bölgeler arayüzde nasıl tanımlanabilir, ve (ii) merkez düğüm ve bunların sıcakbölge analizleri. Protein?protein etkileşimleri incelendiğinde, Merkez düğümlerin sıcakbölgeleri arayüz özelliklerine göre değişiklik gösterir. Ayrıca, Merkez düğüm proteinlerisınıflandırmasında (date ve party), sıcak bölge özellikleri önemli rol oynar. HotRegionadında bir veritabanı sıcak bölgelerin protein etkileşimlerindeki rölüne dayalı olaraktasarlanmış ve kurulmuştur.Bu çalışma, mevcut yapısal bilginin, sıcak bölgelerinin incelenmesinde nasıl yardımcıolabileceğini gösteriyor. Ayrıca, HotRegion araştırmacılara işlevsel olarak önemliaminoasitlerin işbirliğini, mutasyon hedeflerini, ve protein?protein arayüzlerininsağlamlığının ve özgünlüğünün tespitinde yardımcı olabilir.

Protein interactions play a key role in many cellular processes, and proteins interactwith each other in a highly specific manner. The interaction mechanism still remains amystery. However, researchers work hard on identifying binding partners and bindingregions of the proteins. In the cellular level, protein-protein interactions can be modeled asa network whose nodes are proteins and edges are interactions. Hub proteins are the mostlyconnected nodes in this network. Hence, hub proteins have a crucial role in the cell.Interfaces are the functional units of the proteins and any distortion in protein interfacesmay lead to development of many diseases. Hot spots are the important residues at theinterfaces which contribute more to binding energy. They are not uniformly distributed inthe interface, but rather clustered (hot regions). Hot regions are important for bindingaffinity and specificity in protein?protein interactions, and drug targeting.This study mainly focuses on answering the question ?what are the roles of hot regionsin the protein-protein interfaces?. Towards this aim, the thesis concentrates on two majortopics; (i) how a hot region can be identified in the interface, and (ii) analysis of hubproteins and their hot region distributions. When the protein?protein interactions areexamined, hot regions of hub proteins are observed to vary with respect to interfaceproperties. Also, in the hub protein classification (date and party), hot region propertieshave a significant role. A database, called HotRegion, is designed and implemented basedon the role of hot region at the protein interactions.This work shows how available structural information can help in examining the hotregions of these complexes. Also, HotRegion will help the researchers in detectingcooperativity of functionally important residues, mutagenesis targets and understand thestability and specificity of protein-protein interfaces.