Ποσοτική ανάλυση της δυναμικής ροής λειτουργικής επίδρασης στο σύστημα Hsp90: μια συστημική προσέγγιση με Μαρκοβιανές Αλυσίδες

Η Hsp90 είναι ένας από τους σημαντικότερους μοριακούς συνοδούς του κυττάρου. Αναλαμβάνει να σταθεροποιήσει και να βοηθήσει στην ωρίμανση πρωτεϊνών-πελατών, ανάμεσα στους οποίους περιλαμβάνονται ογκογονίδια όπως ο p53, ο AKT1 και υποδοχείς ορμονών. Αυτός είναι και ο λόγος που αποτελεί φαρμακευτικό στόχο για τον καρκίνο. Η βιβλιογραφία μέχρι σήμερα είτε περιγράφει στατικά ποιοι αλληλοεπιδρούν με ποιους, είτε εστιάζει σε λεπτομερή μοντέλα για έναν-δύο πελάτες. Αυτό που λείπει είναι ένα εργαλείο που να ποσοτικοποιεί την εξάρτηση πολλών πελατών ταυτόχρονα. Η παρούσα εργασία προτείνει μια ενδιάμεση προσέγγιση: μετατρέπουμε το δίκτυο της Hsp90 σε Μαρκοβιανή αλυσίδα και εισάγουμε την έννοια της «λειτουργικής επίδρασης» — μια αφηρημένη μονάδα που αντιστοιχεί στους πόρους που διαθέτει το σύστημα για κάθε πελάτη. Με βάση τα βάρη αλληλεπίδρασης από τη βάση STRING, υπολογίσαμε τη στάσιμη κατανομή (πόσο χρόνο ξοδεύει η επίδραση σε κάθε πρωτεΐνη) και τον μέσο χρόνο πρώτης επίσκεψης (πόσα βήματα χρειάζεται για να φτάσει από την Hsp90 σε έναν πελάτη). Η πρώτη μετρά την εξάρτηση, η δεύτερη την ταχύτητα πρόσβασης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ίδια η Hsp90 δεσμεύει το μεγαλύτερο ποσοστό του χρόνου (16%), ενώ ακολουθούν οι συν-σύνοδοι STIP1, CDC37 και PTGES3. Ο p53 αναδεικνύεται ως ο πιο εξαρτημένος πελάτης, με υψηλή στάσιμη κατανομή και ταυτόχρονα χαμηλό χρόνο πρόσβασης — κάτι που εξηγεί την ευαισθησία του σε αναστολείς Hsp90. Αντίθετα, ο AKT1 εξαρτάται σχεδόν αποκλειστικά από τον CDC37, γεγονός που τον καθιστά ευάλωτο σε διαταραχές του συγκεκριμένου συν-συνοδού. Σε συνθήκες προσομοιωμένου θερμικού σοκ, η λειτουργική επίδραση συγκεντρώνεται ακόμα περισσότερο στην Hsp90, εις βάρος των υπολοίπων κόμβων —μια ποσοτική επιβεβαίωση του πώς το κύτταρο ανακατανέμει τους πόρους του υπό στρες. Η μέθοδος είναι απλή, επεκτάσιμη και μπορεί να εφαρμοστεί και σε άλλα βιολογικά δίκτυα, μετατρέποντας στατικούς χάρτες αλληλεπιδράσεων σε δυναμικά εργαλεία ανάλυσης.