세포 구획별 단백질 상호작용 데이터베이스 ComPPI

초록

ComPPI는 인간, 효모, 초파리, 선충 등 네 종의 단백질‑단백질 상호작용과 아홉 개의 PPI 데이터베이스, 여덟 개의 아형세포 위치 데이터베이스를 통합한 웹 기반 리소스이다. 1 600여 개의 세포 소기관을 계층적으로 정리하고, 각 단백질·상호작용에 대해 위치 신뢰도와 상호작용 신뢰도를 점수화한다. 사용자는 동일한 소기관에 존재하지 않는 파트너 간의 ‘생물학적으로 가능성 낮은’ 상호작용을 필터링하고, 특정 구획에 국한된 네트워크를 추출·다운로드할 수 있다. 이를 통해 실험 결과 검증, 구획 특이적 기능 예측, 약물 표적 탐색 등 다양한 생물학·의학 연구에 활용할 수 있다.

상세 분석

ComPPI는 기존 PPI 데이터베이스가 제공하는 전역적인 상호작용 정보를 그대로 받아들이는 것이 아니라, 단백질의 실제 세포 내 위치 정보를 결합함으로써 생물학적 타당성을 평가한다는 점에서 차별화된다. 먼저, 9개의 주요 PPI 소스(예: BioGRID, IntAct, DIP 등)와 8개의 아형세포 위치 데이터베이스(예: UniProt, GO, HPA 등)를 수집하고, 중복·오류를 최소화하기 위해 4단계의 엄격한 커리레이션 과정을 거친다. 특히, 1 600여 개의 세부 소기관을 포함하는 계층적 로컬라이제이션 트리를 직접 구축했으며, 이는 ‘세포소기관 → 아형소기관 → 세부구획’ 형태로 상위·하위 관계를 명시한다.

각 단백질에 대해 두 가지 신뢰도 점수를 산출한다. 첫째, ‘Localization Score’는 다중 데이터베이스에서 보고된 위치 정보의 일관성과 출처 신뢰도를 가중 평균하여 계산한다. 둘째, ‘Interaction Score’는 두 파트너 단백질이 공유하는 로컬라이제이션 집합의 크기와 각 위치 점수를 곱한 뒤, 전체 PPI 네트워크에서의 빈도와 실험적 증거(예: 실험 방법, 재현성)를 반영한다. 이렇게 정의된 점수는 0~1 사이의 연속형 값으로 제공되어, 사용자가 임계값을 조정해 ‘가능성 높은’ 상호작용만을 선택하거나, 반대로 ‘가능성 낮은’ 상호작용을 탐색할 수 있게 한다.

시스템은 웹 인터페이스와 RESTful API를 동시에 제공한다. 검색창에 단일 단백질명을 입력하면 해당 단백질의 전체 로컬라이제이션 프로파일, 상호작용 파트너 리스트, 각 파트너와의 상호작용 점수가 시각화된다. 또한, ‘Organism‑Specific’, ‘Compartment‑Specific’, ‘Score‑Filtered’ 등 다양한 필터 옵션을 통해 특정 구획에 국한된 서브네트워크를 추출하고, CSV 혹은 JSON 형식으로 다운로드할 수 있다.

ComPPI의 주요 강점은 (1) 다중 데이터 소스 통합을 통한 높은 커버리지, (2) 계층적 소기관 구조를 활용한 정밀한 위치 매핑, (3) 정량적 점수 체계에 기반한 상호작용 신뢰도 평가, (4) 사용자 친화적인 검색·다운로드 기능이다. 그러나 현재는 네 종에 한정된 데이터와, 실험적 로컬라이제이션 정보가 부족한 단백질에 대해 점수가 낮게 산출될 가능성이 있다. 향후 더 많은 종과 최신 고해상도 현미경 데이터(예: spatial proteomics)를 통합한다면, 점수 모델의 정확도가 크게 향상될 것으로 기대된다.