Published September 27, 2010 | Version v1
Publication Open

Protein network prediction and topological analysis in Leishmania major as a tool for drug target selection

  • 1. Universidad de Antioquia
  • 2. Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology
  • 3. Agilent Technologies (United States)
  • 4. University of California, San Francisco
  • 5. Universidad de Medellín

Description

Abstract Background Leishmaniasis is a virulent parasitic infection that causes a worldwide disease burden. Most treatments have toxic side-effects and efficacy has decreased due to the emergence of resistant strains. The outlook is worsened by the absence of promising drug targets for this disease. We have taken a computational approach to the detection of new drug targets, which may become an effective strategy for the discovery of new drugs for this tropical disease. Results We have predicted the protein interaction network of Leishmania major by using three validated methods: PSIMAP, PEIMAP, and iPfam. Combining the results from these methods, we calculated a high confidence network (confidence score > 0.70) with 1,366 nodes and 33,861 interactions. We were able to predict the biological process for 263 interacting proteins by doing enrichment analysis of the clusters detected. Analyzing the topology of the network with metrics such as connectivity and betweenness centrality, we detected 142 potential drug targets after homology filtering with the human proteome. Further experiments can be done to validate these targets. Conclusion We have constructed the first protein interaction network of the Leishmania major parasite by using a computational approach. The topological analysis of the protein network enabled us to identify a set of candidate proteins that may be both (1) essential for parasite survival and (2) without human orthologs. These potential targets are promising for further experimental validation. This strategy, if validated, may augment established drug discovery methodologies, for this and possibly other tropical diseases, with a relatively low additional investment of time and resources.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة داء الليشمانيات هو عدوى طفيلية خبيثة تسبب عبء مرض عالمي. معظم العلاجات لها آثار جانبية سامة وقد انخفضت فعاليتها بسبب ظهور سلالات مقاومة. تتفاقم التوقعات بسبب عدم وجود أهداف دوائية واعدة لهذا المرض. لقد اتخذنا نهجًا حسابيًا للكشف عن أهداف جديدة للأدوية، والتي قد تصبح استراتيجية فعالة لاكتشاف أدوية جديدة لهذا المرض الاستوائي. النتائج لقد توقعنا شبكة تفاعل البروتين في الليشمانيا الكبرى باستخدام ثلاث طرق تم التحقق منها: PSIMAP و PEIMAP و iPfam. بالجمع بين نتائج هذه الأساليب، قمنا بحساب شبكة عالية الثقة (درجة الثقة > 0.70) مع 1366 عقدة و 33861 تفاعلًا. تمكنا من التنبؤ بالعملية البيولوجية لـ 263 بروتينًا متفاعلًا من خلال إجراء تحليل الإثراء للمجموعات المكتشفة. من خلال تحليل طوبولوجيا الشبكة بمقاييس مثل الاتصال ومركزية البينية، اكتشفنا 142 هدفًا محتملاً للعقاقير بعد ترشيح التماثل مع البروتين البشري. يمكن إجراء المزيد من التجارب للتحقق من صحة هذه الأهداف. الاستنتاج قمنا ببناء أول شبكة تفاعل بروتيني لطفيلي الليشمانيا الرئيسي باستخدام نهج حسابي. مكننا التحليل الطوبولوجي لشبكة البروتين من تحديد مجموعة من البروتينات المرشحة التي قد تكون (1) ضرورية لبقاء الطفيليات و (2) بدون عظام بشرية. هذه الأهداف المحتملة واعدة لمزيد من التحقق التجريبي. قد تزيد هذه الاستراتيجية، إذا تم التحقق من صحتها، من منهجيات اكتشاف الأدوية المعمول بها، لهذا المرض وربما غيره من الأمراض المدارية، مع استثمار إضافي منخفض نسبيًا للوقت والموارد.

Translated Description (French)

Résumé Contexte La leishmaniose est une infection parasitaire virulente qui entraîne une charge de morbidité mondiale. La plupart des traitements ont des effets secondaires toxiques et leur efficacité a diminué en raison de l'émergence de souches résistantes. Les perspectives sont aggravées par l'absence de cibles médicamenteuses prometteuses pour cette maladie. Nous avons adopté une approche computationnelle pour la détection de nouvelles cibles médicamenteuses, ce qui pourrait devenir une stratégie efficace pour la découverte de nouveaux médicaments pour cette maladie tropicale. Résultats Nous avons prédit le réseau d'interaction protéique de Leishmania major en utilisant trois méthodes validées : PSIMAP, PEIMAP et iPfam. En combinant les résultats de ces méthodes, nous avons calculé un réseau à haut niveau de confiance (score de confiance > 0,70) avec 1 366 nœuds et 33 861 interactions. Nous avons pu prédire le processus biologique de 263 protéines en interaction en effectuant une analyse d'enrichissement des clusters détectés. En analysant la topologie du réseau avec des métriques telles que la connectivité et la centralité des interactions, nous avons détecté 142 cibles médicamenteuses potentielles après filtrage de l'homologie avec le protéome humain. D'autres expériences peuvent être faites pour valider ces cibles. Conclusion Nous avons construit le premier réseau d'interaction protéique du parasite majeur Leishmania en utilisant une approche computationnelle. L'analyse topologique du réseau protéique nous a permis d'identifier un ensemble de protéines candidates qui peuvent être à la fois (1) essentielles à la survie du parasite et (2) sans orthologues humains. Ces cibles potentielles sont prometteuses pour une validation expérimentale ultérieure. Cette stratégie, si elle est validée, peut augmenter les méthodologies de découverte de médicaments établies, pour cette maladie et éventuellement d'autres maladies tropicales, avec un investissement supplémentaire relativement faible en temps et en ressources.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes La leishmaniasis es una infección parasitaria virulenta que causa una carga de enfermedad en todo el mundo. La mayoría de los tratamientos tienen efectos secundarios tóxicos y la eficacia ha disminuido debido a la aparición de cepas resistentes. El panorama se ve empeorado por la ausencia de objetivos farmacológicos prometedores para esta enfermedad. Hemos adoptado un enfoque computacional para la detección de nuevas dianas farmacológicas, que puede convertirse en una estrategia eficaz para el descubrimiento de nuevos fármacos para esta enfermedad tropical. Resultados Hemos predicho la red de interacción de proteínas de Leishmania major utilizando tres métodos validados: PSIMAP, PEIMAP e iPfam. Combinando los resultados de estos métodos, calculamos una red de alta confianza (puntaje de confianza > 0.70) con 1,366 nodos y 33,861 interacciones. Pudimos predecir el proceso biológico de 263 proteínas que interactúan haciendo un análisis de enriquecimiento de los grupos detectados. Analizando la topología de la red con métricas como la conectividad y la centralidad de la intermediación, detectamos 142 posibles dianas farmacológicas después del filtrado de homología con el proteoma humano. Se pueden hacer más experimentos para validar estos objetivos. Conclusión Hemos construido la primera red de interacción de proteínas del parásito Leishmania major mediante el uso de un enfoque computacional. El análisis topológico de la red de proteínas nos permitió identificar un conjunto de proteínas candidatas que pueden ser tanto (1) esenciales para la supervivencia del parásito como (2) sin ortólogos humanos. Estos objetivos potenciales son prometedores para una mayor validación experimental. Esta estrategia, si se valida, puede aumentar las metodologías establecidas de descubrimiento de fármacos, para esta y posiblemente otras enfermedades tropicales, con una inversión adicional relativamente baja de tiempo y recursos.

Files

1471-2105-11-484.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9ff2c12a80a77417f6a10c43ed610119
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التنبؤ بشبكة البروتين والتحليل الطوبولوجي في الليشمانيا الكبرى كأداة لاختيار هدف الدواء
Translated title (French)
La prédiction du réseau protéique et l'analyse topologique dans Leishmania major comme outil de sélection des cibles médicamenteuses
Translated title (Spanish)
Predicción de la red de proteínas y análisis topológico en Leishmania major como herramienta para la selección de dianas farmacológicas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2100744247
DOI
10.1186/1471-2105-11-484

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Colombia

References

  • https://openalex.org/W1520840855
  • https://openalex.org/W1547945954
  • https://openalex.org/W1783384641
  • https://openalex.org/W1901983683
  • https://openalex.org/W1964861583
  • https://openalex.org/W1965248545
  • https://openalex.org/W1970772422
  • https://openalex.org/W1974640858
  • https://openalex.org/W1976386441
  • https://openalex.org/W1977045618
  • https://openalex.org/W1982428412
  • https://openalex.org/W1983079600
  • https://openalex.org/W1999212105
  • https://openalex.org/W2004163475
  • https://openalex.org/W2004182243
  • https://openalex.org/W2007737173
  • https://openalex.org/W2008715595
  • https://openalex.org/W2010000580
  • https://openalex.org/W2030399625
  • https://openalex.org/W2033591223
  • https://openalex.org/W2037433020
  • https://openalex.org/W2040193679
  • https://openalex.org/W2062526829
  • https://openalex.org/W2065143819
  • https://openalex.org/W2070013687
  • https://openalex.org/W2071984833
  • https://openalex.org/W2075490509
  • https://openalex.org/W2079914602
  • https://openalex.org/W2081931663
  • https://openalex.org/W2097877715
  • https://openalex.org/W2101330776
  • https://openalex.org/W2102155970
  • https://openalex.org/W2106806321
  • https://openalex.org/W2107710781
  • https://openalex.org/W2112947018
  • https://openalex.org/W2117077088
  • https://openalex.org/W2118050616
  • https://openalex.org/W2119114096
  • https://openalex.org/W2121277457
  • https://openalex.org/W2123280311
  • https://openalex.org/W2124166542
  • https://openalex.org/W2126166212
  • https://openalex.org/W2129550988
  • https://openalex.org/W2130790725
  • https://openalex.org/W2134531520
  • https://openalex.org/W2136280642
  • https://openalex.org/W2136316164
  • https://openalex.org/W2143335572
  • https://openalex.org/W2144231753
  • https://openalex.org/W2144656637
  • https://openalex.org/W2148762636
  • https://openalex.org/W2149730289
  • https://openalex.org/W2150318080
  • https://openalex.org/W2150744251
  • https://openalex.org/W2155320925
  • https://openalex.org/W2155723007
  • https://openalex.org/W2158714788
  • https://openalex.org/W2159675211
  • https://openalex.org/W2163480486
  • https://openalex.org/W2165773342
  • https://openalex.org/W2166468869
  • https://openalex.org/W2171501803
  • https://openalex.org/W2246211033
  • https://openalex.org/W2279417831
  • https://openalex.org/W4247227531
  • https://openalex.org/W4248396965