STRING

Εφαρμογές

Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πρωτεϊνών δημιουργούν δίκτυα, η κατανόηση των οποίων είναι απαραίτητη για να αντιληφθούμε τις διάφορες κυτταρικές διεργασίες σε επίπεδο συστήματος. Αυτά τα δίκτυα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη διαλογή και την αξιολόγηση δεδομένων γονιδιωματικής ανάλυσης και στην παροχή μιας πλατφόρμας καταγραφής των δομικών, λειτουργικών και εξελικτικών ιδιοτήτων των πρωτεϊνών. Η μελέτη των προβλεπόμενων δικτύων αλληλεπίδρασης θα ανοίξει νέες οδούς στην πειραματική έρευνα μέσω της δημιουργίας δια-ειδικών προβλέψεων για την πιο αποτελεσματική χαρτογράφηση των αλληλεπιδράσεων αυτών.
Για την πρόβλεψη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των πρωτεϊνών χρησιμοποιούνται διάφοροι αλγόριθμοι, οι οποίοι παρέχουν τόσο ήδη γνωστές όσο και προβλέψεις πιθανών αλληλεπιδράσεων όπως GeneMANIA, FunCoup, I2D, ConsensusPathDB, PRISN, PrePPI, PIPs, DIMA κ.ά.. Ανάμεσα σε αυτούς, η STRING εστιάζει στο βαθμό εμπιστοσύνης των αλληλεπιδράσεων αυτών, στην εκτενή κάλυψη πληροφοριών όπως τον αριθμό των πρωτεϊνών, το είδος του οργανισμού και τη μέθοδος πρόβλεψης και στη δέσμευση διατήρησης μια μακροχρόνιας και σταθερής πηγής πληροφοριών από το 2000 προσφέροντας μια διαισθητική διεπαφή στο χρήστη.
Ακριβώς επειδή καλύπτει όλα τα είδη αλληλεπιδράσεων (σταθερές φυσικές σχέσεις, παροδική δέσμευση, αλυσιδωτή αντίδραση υποστρώματος, αναμετάδοση λειτουργιών κ.ά.), η STRING αποτελεί ένα από τα πιο χρήσιμα εργαλεία για λειτουργικές μελέτες σε παγκόσμια κλίμακα.

Προβλέψεις γονιδιωματικού περιεχομένου

Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τρία (3) κανάλια πρόβλεψης: το κανάλι γειτονιάς, το κανάλι ένωσης και το κανάλι συν-εμφάνισης. Η λειτουργία των καναλιών αυτών σχετίζεται κυρίως με τα βακτήρια και τα αρχαία.
Στο κανάλι γειτνίασης, τα γονίδια λαμβάνουν ένα σκορ συσχέτισης όταν αυτά παρατηρούνται συχνά το ένα στο γειτονικό γονιδίωμα του άλλου (όπως συμβαίνει και στην περίπτωση των συντηρημένων και συμεταφραζόμενων οπερονίων).
Στο κανάλι ένωσης, τα ζεύγη πρωτεϊνών λαμβάνουν ένα σκορ συσχέτισης όταν τουλάχιστον σε ένα οργανισμό τα ορθόλογά τους έχουν ενωθεί σε ένα ενιαίο γονίδιο το οποίο κωδικοποιεί την πρωτεΐνη.
Στο κανάλι συν-εμφάνισης, η STRING αξιολογεί την φυλογενετική κατανομή των ορθόλογων όλων των πρωτεϊνών σε ένα δεδομένο οργανισμό. Αν δύο πρωτεϊνες επιδείξουν υψηλή ομοιότητα σε αυτή την κατανομή (αν δηλαδή τα ορθόλογά τους τείνουν να παρατηρούνται παρόντα ή απόντα στους ίδιους οργανισμούς), τότε ένα σκορ συσχέτισης τους αυξάνεται.

Εργαστηριακά πειράματα μεγάλης κλίμακας

Στο κανάλι πειραμάτων, οι αποδείξεις προέρχονται από πειράματα τα οποία λαμβάνουν χώρα στο εργαστήριο είτε αυτά είναι βιοχημικά, βιοφυσικά ή γενετικά. Αυτό το κανάλι αποτελείται κυρίως από βάσεις δεδομένων πρωταρχικών αλληλεπιδράσεων, οι οποίες έχουν οργανωθεί από την IMEx και την BioGRID.

Συντηρημένη συν-έκφραση

Σε αυτό το κανάλι τα δεδομένα γονιδιακής έκφρασης, τα οποία προέρχονται από πειράματα, κανονικοποιούνται, περνούν από ένα στάδιο εκκαθάρισης των περιττών πληροφοριών και, στη συνέχεια, συσχετίζονται μεταξύ τους. Ζεύγη πρωτεϊνών τα οποία έχουν συνεχώς παρόμοια μοτίβα έκφρασης, κάτω από μία ποικιλία συνθηκών, θα λάβουν υψηλό σκορ συσχετισμού. Πλέον στην έκδοση της STRING 10.5 είναι δυνατή η επεξεργασία δεδομένων τόσο μεγάλης κλίμακας μικροσυστοιχιών, όσο και έκφρασης αλληλούχισης RNA. Με αυτόν τον τρόπο, γίνεται εφικτή η ανάλυση δεδομένων για επιπλέον 16 οργανισμούς.

Αυτοματοποιημένη εξόρυξη κειμένου

Με βάση το κανάλι εξόρυξης κειμένου, η STRING ψάχνει για αναφορές του ονόματος της πρωτεΐνης σε όλες τις περιλήψεις της PubMed σε μια συλλογή με περισσότερα από τρία εκατομμύρια άρθρα. Τα ζεύγη των πρωτεϊνών τα οποία αναφέρονται συχνά μαζί σε περιλήψεις ή και ολόκληρα άρθρα, λαμβάνουν ένα σκορ συσχετισμού.

Προϋπάρχουσα γνώση σε άλλες βάσεις δεδομένων

Σε αυτό το κανάλι, η STRING συλλέγει τα δεδομένα τα οποία εισάγονται από βάσεις δεδομένων μονοπατιών και έχουν αξιολογηθεί από έναν εξειδικευμένο χρήστη.
Εκτός από τις άμεσα συλλεγόμενες αποδείξεις, μία επιπλέον σημαντική συμβολή στις αλληλεπιδράσεις της STRING προέρχεται από την μεταφορά αποδείξεων από τον ένα οργανισμό σε άλλο. Αυτή η interolog μεταφορά, βασίζεται στην παρατήρηση ότι τα ορθόλογα των αλληλεπιδρώντων πρωτεϊνών σε ένα οργανισμό συχνά αλληλεπιδρούν και σε άλλους οργανισμούς. Η αξιοπιστία του αποτελέσματος αυτού εξαρτάται από την ποιότητα των ορθόλογων σχέσεων. Η STRING βασίζεται στις ιεραρχικές σχέσεις ορθολογίας, οι οποίες εισάγονται από την βάση δεδομένων eggNOG και, επιπλέον, διεξάγει καθολική μεταφορά αλληλεπιδράσεων, οι οποίες έχουν ελεγχθεί από κάθε κανάλι αποδείξεων.