미생물 단백질 사이의 상호작용과 미분류 유전자의 기능 예측

Abstract

단백질들은 신호 전달에 의해 복합체로 작용하거나 조절되는 식의 서로 다른 단백질들의 상호작용에 의해서 유지되며 단백질의 기능은 그들이 속한 환경（context）안에서 세포 구성요소의 개별적인 특성을 고려하여 이해할 수 있다. 때문에 단백질 상호작용에 대한 연구는 유전자를 이해하는데 결정적인 역할을 한다. 본 논문에서는 크게 3가지의 계산적인 방법과 생물학적인 정보를 사용하여 유전자 사이의 상호작용과 미분류 유전자의 기능을 예측했다. 유전자의 위치와 기능을 고려한 Gene Neighborhood 방법을 이용하였다. 또한 인접한 유전자들에 대한 정보만을 제공하는 Gene Neighborhood 방법을 보완하기 위하여 유전자 사이의 거리에 무관한 Gene Fusion 방법으로 유전자들의 상호작용을 함께 알아 보았다. 그리고 예측된 유전자 쌍에 포함된 유전자들을 KEGG Pathway map을 이용하여 유전자 사이의 상호관계를 확인하였으며, 기능적으로 상호작용하는 유전자들 대부분은 같은 functional category에 속하는 경향이 있으므로 이미 알려진 유전자와 연결된 미지의 유전자의 경우 Correlated Mutations방법을 이용하여 유전자의 기능을 예측하였다. 상호작용을 예측한 결과 E. coli의 경우, 총 871 유전자 쌍을 예측했으며，기존의 계산학적인 방법에 의해서 예측된 상호작용 데이터와 비교했을 때 비슷하거나 좀 더 많은 유전자 쌍을 포함하는 것을 확인할 수 있다 그리고 본 시스템에 의해 Gene Neighborhood방법으로 예측한 E. coli의 유전자 쌍의 경우 생물학적인 정보를 이용하여 상호작용을 확인한 결과 약 88.3% 유전자 쌍의 유전자들 사이에 기능적인 상호작용을 확인하였다. ;Complex formation and interaction of proteins are important for the functions of most of the proteins. The functions of proteins therefore can be properly understood only when the context is considered. In the present study, the functions and the interactions of proteins were predicted using three computational methods. Gene Neighborhood method considering the position and the function of protein was used. The predicted interactions of the genes were confirmed using KEGG pathway map. Gene Fusion method, which predicts the interaction of proteins without the information of the distance between genes, was also employed. Since the genes interacting functionally tend to belong to the same functional category, Correlated Mutation method was used when unknown genes are linked to known genes. When Gene neighborhood method was applied to Escherichia coli K-12, 871 gene pairs were predicted. The number of predicted gene pairs is larger than that from previous computational method. To examine the utility of the prediction result, the result was compared with the information from KEGG pathway map and EcoCyc database. Of 871 predicted gene pairs, 769 gene pairs (88.3%) could be confirmed from KEGG pathway map and EcoCyc database, showing that most of the predicted gene pairs represent functional relationship.