많은 유전체의 염기 서열들이 밝혀지면서 단백질의 기능을 전산학적 기법으로 규명하고자 하는 연구가 시스템 생물학적 측면에서 다양하게 진행되고 있다. 실험적 측면에서는 질량 분광법, DNA 및 단백질 칩, Yeast Two Hybrid가 활용되고 있고, 전산학적 측면에서는 계통발생 프로파일 방법, 유전자 인접보존 방법, 유전자 융합 방법 등이 활용되고 있다. 데이터베이스로는 DIP, BIND, GRID 등이 있으며, 단백질 상호작용 기반의 단백질 기능분석에 널리 이용되고 있다. 본 논문에서는 데이터마이닝에 의해 도메인 수준 및 서열 상동성 수준에서 단백질 상호작용 및 기능분석을 행할 수 있도록 구성된 WASPIFA 시스템을 소개하고자 한다.
<p>다양한 유전체 염기 서열들이 밝혀짐에 따라 이들이 암호화하고 있는 단백질의 기능을 전산학적 기법으로 규명하고자 하는 연구가 시스템 생물학적 측면에서 많이 진행되고 있다. 과거의 단백질 기능분석은 일반적으로 각 개별 단백질의 기능을 밝히는 데에 초점을 두고 연구가 진행되었다. 그러나 최근에는 개별 유기체의 유전체 전체의 서열정보가 밝혀짐에 따라서 단백질이 하나의 독립체로서 해당 기능을 수행하는 것이 아니라, 전체적인 단백질 상호작용 네트워크 및 조절 네트워크외 구성인자로서 유기적인 네트워킹을 퉁해 해당 기능을 수행한다는 점에 주안점을 두고 있다. 다른 한편으로, 실용적인 측면에서는 특정 단백질간의 작용과 반작용은 신약개발의 중요한 단서를 제공한다. 따라서 연구자들은 다양한 실험적 방법과 계산학적 방법 등을 이용하여 단백질 상호작용 관계를 규명하고자 한다. 질량 분광법(Mass spectrometry), DNA 및 단백질 칩, Yeast Two Hybrid 방법 등이 대표적인 실험적 방법으로 대량의 실험 데이터를 양산하고 있고, 전산학적 방법들로는 계통발생 프로파일(Phylo-genetic profiles) 방법, 유전자 인접보존(Conservation of gene neighborhood) 방법, 유전자 융합(Gene fusion) 방법 등이 널리 사용되고 있다. 이외에도 단백질의 1차 구조와 관련된 정보 즉, 전하, 소수성, 표면장력 정보 등을 특징 벡터(fea-ture vector) 값으로 하여 SVM (Support Vector Machine)을 학습하고, 그러한 학습을 바탕으로 단백질의 상호작용 관계를 유추하는 방법도 소개되었다.</p> <p>단백질 상호작용과 관련된 단백질 서열정보를 데이터베이스화하여 단백질 상호작용 기반의 단백질 기능분석에 널리 이용되는 대표적인 데이터베이스들로는 DIP (Database of In-teracting Proteins, http://dip.doe-mbi.ucla.edu/) , BIND (the Biomolecular Interaction Network Database, http://www.blueprint.org/bind/bind.php) , GRID (the General Repository for Interaction Datasets, http://biodata.mshri.on.ca/grid/servlet/Index) 등이 있다. DIP은 단백질 상호 작용 데이터베이스 중에서 가장 널리 알려진 것으로 현재 15,114개의 단백질 쌍 레코드가 저장되어 있다. BIND는 상호작용하는 단백질 쌍 뿐만 아니라, 분자 복합체 및 대사경로에 관한 정보들도 저장하고 있는데, 현재 11,237개의 단백질 쌍 레코드롤 갖고 있다. 마지막으로 GRID는 기존에 밝혀진 상호작용 단백질 쌍 데이터들을 통합하기 위해서 만든 데이터베이스로 20,984개의 상호작용 단백질 쌍 레코드를 갖고 있으며, DIP와 BIND의 일부 데이터와 중복된다.</p> <p>이 논문에서는 단백질의 상호작용 관계를 단백질 서열의 상동성 수준, 단백질의 도메인 수준, 단백질의 상호작용 수준 등 다양한 측면에서 단백질 상호작용과 기능을 규명하는데 도움을 줄 수 있는 WASPIFA (Web-based Assistant System for Protein-Protein Interaction and Function Analysis)에 대해 소개하고자 한다. WASPIFA 시스템은 단백질 상호작용 데이터베이스인 DIP, BIND, 및 GRID 등을 단순히 통합화시켜 놓은 것이 아니라, 다양한 전처리(Pre-processing) 과정을 통한 데이터마이닝에 의해 도메인 수준 및 서열 상동성 수준에서 단백질 상호작용 및 기능분석을 행할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 시스템은 비록 개발이 완료되었지만 올바른 관리와 주기적인 갱신이 안되면 시스템으로서의 생명력을 상실하게 되는데, 이러한 점을 감안하여 시스템 내에 관리 및 자동 갱신 기능까지 추가하여 전문적인 생물정보학자가 아니더라도 쉽게 시스템을 유지 및 관리 할 수 있게 구현하였다.</p>