Studies of local and global properties of interactome networks

(eng) Classical genetic approaches have successfully assigned functional descriptors to thousands of genes across many species. However, daunting challenges remain ahead to associate genotype-phenotype relationships considering that rarely is a gene responsible for a single function. The central hypothesis of systems biology considers that complex and intricate networks of interacting genes and macromolecules, interactomes, underlie cellular functions. Here, we describe efforts to experimentally chart the first binary proteome-scale systematic protein-protein interactome network map for a plant. Through an empirical framework, we demonstrate that the resulting dataset is of similar quality to well-documented interactions from the literature. We then describe an experimental strategy based on reference sets to standardized experimental methods for quality control of binary interactome data sets. Finally, we explore three types of interactome network alterations that can help understand interactome function and help assign genotype-phenotype relationships: (1) engineered interaction-specific perturbation, (2) natural pathogen perturbation and, (3) perturbations of interaction through rewiring at the scale of evolution. We show that specific phenotypes can be associated to specific interaction loss.

(fre) Les approches génétiques classiques ont permis l’attribution de descripteurs fonctionels à des milliers de gènes pour de nombreuses espèces. Cependant, l’identification de toutes les relations génotype-phénotype représente toujours un défi de taille, particulièrement parce qu’il apparait clair que rarement un gène est-il responsable d’une seule fonction biologique. L’hypothèse centrale de la biologie des systèmes propose que des réseaux denses et complexes, composés de gènes et macromolécules en interactions, ou interactomes, sous-tendent les fonctions cellulaires. Nous décrivons nos travaux pour établir, de manière expérimentale et systématique, à l’échelle du protéome entier, la première carte de l’interactome d’une plante. Nous démontrons, grâce à un cadre empirique structuré, que l’ensemble des données résultant est de qualité équivalente aux interactions bien documentées de la litérature. Nous décrivons ensuite une stratégie expérimentale basée sur des référentiels d’interactions, pour standardiser les méthodes de controle de qualité des données d’interactomes binaires. Enfin, nous explorons trois types d’altérations de réseaux qui peuvent permettre une meilleure compréhension du fonctionnement des interactomes et ainsi permettre l’établissement de relations génotype-phénotype: (1) ingénierie de perturbation d’interactions spécifiques, (2) perturbations naturelles par des pathogènes, et (3) remaniement d’interactions à l’échelle de l’évolution. Nous démontrons que des phénotypes spécifiques peuvent être associés à des pertes d’interactions spécifiques.