Laboratory of Chemical Physics, National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, National Institutes of Health , Bethesda, Maryland 20892-0520, United States.
J Phys Chem B. 2013 Oct 24;117(42):13098-106. doi: 10.1021/jp402944e. Epub 2013 Jun 14.
The densely connected structure of protein-protein interaction (PPI) networks reflects the functional need of proteins to cooperate in cellular processes. However, PPI networks do not adequately capture the competition in protein binding. By contrast, the interface interaction network (IIN) studied here resolves the modular character of protein-protein binding and distinguishes between simultaneous and exclusive interactions that underlie both cooperation and competition. We show that the topology of the IIN is under evolutionary pressure, and we connect topological features of the IIN to specific biological functions. To reveal the forces shaping the network topology, we use a sequence-based computational model of interface binding along with network analysis. We find that the more fragmented structure of IINs, in contrast to the dense PPI networks, arises in large part from the competition between specific and nonspecific binding. The need to minimize nonspecific binding favors specific network motifs, including a minimal number of cliques (i.e., fully connected subgraphs) and many disconnected fragments. Validating the model, we find that these network characteristics are closely mirrored in the IIN of clathrin-mediated endocytosis. Features unexpected on the basis of our motif analysis are found to indicate either exceptional binding selectivity or important regulatory functions.
蛋白质-蛋白质相互作用 (PPI) 网络的密集连接结构反映了蛋白质在细胞过程中合作的功能需求。然而，PPI 网络不能充分捕捉蛋白质结合的竞争。相比之下，这里研究的界面相互作用网络 (IIN) 解决了蛋白质结合的模块化特征，并区分了合作和竞争所基于的同时和排他性相互作用。我们表明，IIN 的拓扑结构受到进化压力的影响，我们将 IIN 的拓扑特征与特定的生物学功能联系起来。为了揭示塑造网络拓扑结构的力量，我们使用基于序列的界面结合计算模型和网络分析。我们发现，与密集的 PPI 网络相比，IIN 的更碎片化结构主要是由于特异性和非特异性结合之间的竞争造成的。最小化非特异性结合的需求有利于特定的网络基元，包括最小数量的团（即完全连接的子图）和许多不相连的片段。通过验证该模型，我们发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。基于我们的基元分析，发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。基于我们的基元分析，发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。基于我们的基元分析，发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。发现这些网络特征在网格蛋白介导的内吞作用的 IIN 中得到了很好的反映。
