Una interacción proteína-proteína ocurre cuando dos o más proteínas se unen, con mayor frecuencia para llevar a cabo su función biológica. Muchas de las moléculas más importantes que funcionan en la célula , como la replicación del ADN , son implementadas por grandes máquinas moleculares que están compuestas por una gran cantidad de proteínas organizadas a través de interacciones proteína-proteína. Las interacciones entre proteínas se han estudiado desde el punto de vista de la bioquímica , la química cuántica , la dinámica molecular , la química biológica, la transducción de señales y otras teorías de gráficos metabólicos y genéticos / epigenéticos . Las interacciones proteína-proteína están en el corazón de todo el sistema interactómico de la célula viva.
Las interacciones entre proteínas son importantes para la mayoría de las funciones genéticas. Por ejemplo, una señal procedente del exterior de la célula se transmite al interior mediante interacciones proteína-proteína de las moléculas que constituyen la señal. Este procedimiento, llamado " transducción de señales ", juega un papel fundamental en la mayoría de los procesos biológicos y en muchas enfermedades como el cáncer , por ejemplo. Las proteínas pueden interactuar durante períodos prolongados para formar una parte de un complejo proteico, una proteína puede transportar otra proteína (por ejemplo, del citoplasma al núcleo o viceversa en el caso de las importinas de los poros nucleares ) o una proteína puede interactuar brevemente con otra proteína, solo para modificarla (por ejemplo, una proteína quinasa agregará un radical fosfato a una proteína diana). Esta modificación de proteínas puede, a su vez, cambiar las interacciones proteína-proteína. Por ejemplo, algunas proteínas con un dominio SH2 solo se unen con otras proteínas cuando están fosforiladas en tirosina ( aminoácido ) mientras que el bromodominio reconoce específicamente las lisinas acetiladas . En conclusión, las interacciones proteína-proteína son de suma importancia en prácticamente todos los procesos de las células vivas. El conocimiento de estas interacciones ayuda a mejorar nuestra comprensión de las enfermedades y puede sentar las bases para nuevos enfoques terapéuticos .
Dado que las interacciones proteína-proteína son de gran importancia, existen varios métodos para estudiarlas. Cada método tiene sus ventajas y desventajas, especialmente en lo que respecta a la sensibilidad y la especificidad . Alta sensibilidad significa que se detectarán muchas de las interacciones que existen, mientras que alta especificidad significa que la mayoría de las interacciones detectadas realmente existen. Métodos como el doble híbrido permitirán detectar nuevas interacciones proteína-proteína.
La estructura molecular de muchos complejos de proteínas se ha decodificado mediante la técnica de cristalografía de rayos X, mientras que varias técnicas de alto rendimiento solo pueden decir que una proteína interactúa con otra. La estructura molecular brinda detalles finos sobre las partes específicas de la proteína que interactúan y cuáles son los tipos de enlaces químicos que permiten esta interacción. Una de las estructuras proteicas que ha sido decodificada recientemente es la de la hemoglobina por Max Ferdinand Perutz y alter . Es un complejo de cuatro proteínas: dos cadenas alfa y dos cadenas beta. A medida que crecía el número de estructuras descubiertas para los complejos de proteínas, los investigadores comenzaron a estudiar los principios subyacentes de las interacciones proteína-proteína. Basándose únicamente en las tres estructuras del regulador de insulina , el complejo inhibidor de tripsina pancreática y la oxihemoglobina , Cyrus Chothia y Joel Janin encontraron que entre 1130 y 1720 ångströms - cuadrados de superficie se eliminan en la superficie. El contacto con el agua indica que su hidrofobicidad era el principal factor estabilizador de interacciones proteína-proteína. Estudios posteriores especificaron que el área desaparecida de la mayoría de las interacciones fue de 1600 ± 350 ångströms-cuadrados. Sin embargo, se han observado interfaces de interacción mucho más grandes en asociación con una importante transición conformacional de uno de los actores de la interacción.
La visualización de redes de interacción proteína-proteína es una aplicación clásica de los métodos de visualización científica . Aunque los diagramas de interacción de proteínas son comunes en las publicaciones, los diagramas de redes de interacción de proteínas de células enteras siguen siendo raros debido al alto nivel de complejidad que los hace difíciles de generar. En 1999, Kurt Kohn's produjo a mano el diagrama de las interacciones moleculares que controlan el ciclo de una célula. En 2000, Schwikowski, Uetz y Fields publicaron un artículo sobre las interacciones proteína-proteína en la levadura y 1.548 proteínas que interactúan relacionadas, según lo determinado por la técnica del doble híbrido. Utilizaron la técnica de dibujo de gráficos en capas para encontrar una primera ubicación de los nodos y luego utilizaron un diseño basado en la fuerza para mejorar la ubicación. El software Cytoscape se usa ampliamente para visualizar redes de interacción proteína-proteína.
Las diferentes técnicas para identificar interacciones de proteínas han permitido definir cientos de miles de interacciones. Estas interacciones se recopilan en colecciones de bases de datos biológicas especializadas que permiten recopilar y estudiar las interacciones posteriormente. La primera de estas bases de datos fue la DIP ( base de datos de proteínas que interactúan ). Desde entonces han surgido muchas colecciones como BioGRID, String y ConsensusPathDB.