Апекционным (инициирующим, «верхушечным») в каскаде считается белок, активация которого предшествует и приводит к активации другого. Определяют сочетанием временных данных и причинно-функциональных тестов:
1) Временное предшествование (простой критерий)
- Найдите моменты пиков активации: $t_{\max }(A),t_{\max }(B)$. Рассчитайте лаг
$$\Delta t=t_{\max }(B)-t_{\max }(A).$$ Если $\Delta t>0$, A активируется раньше B (A — кандидат на апекционный). Аналогично можно использовать времена достижения половины максимума $t_{1/2}(X)$.
2) Кросс-корреляция (статистический лаг)
- Для дискретных временных рядов:
$$R_{AB}(\tau )=\sum _t(A_t-\bar{A})(B_{t+\tau }-\bar{B}).$$ Максимум $R_{AB}(\tau )$ при $\tau ={\tau }^{\ast }>0$ означает, что A предвосхищает B на ${\tau }^{\ast }$.
3) Тесты причинности (Granger)
- Постройте модели
$$B_t=\sum _{i=1}^p{\alpha }_i{B}_{t-i}+\sum _{j=1}^q{\beta }_j{A}_{t-j}+{\epsilon }_t.$$ Если коэффициенты ${\beta }_j$ статистически значимы (и обратная модель не показывает влияния B на A), то A «Granger-вызывает» B — указание на апекционность.
4) Функциональные (экспериментальные) проверки — наиболее убедительно
- Нокаут/подавление A (siRNA/CRISPR) должно снизить или задержать активацию B; подавление B не должно влиять на активацию A.
- Перекрестные эксперименты: индукция A (опосредованная экспрессия) должна вызывать повышение B.
- Используйте ингибиторы сигнал-трандукции и оцените изменения временной кривой.
5) Доп. признаки и предостережения
- Смотрите на посттрансляционные модификации (фосфорилирование) — они могут активировать белок быстрее, чем изменение общей экспрессии.
- Высокая временная разрешающая способность и реплики обязательны.
- Обратные связи, параллельные ветви и косвенные пути могут давать ложное предшествование — комбинируйте временной анализ с функциональными экспериментами.
Рекомендация: сначала анализ лагов и кросс-корреляции, затем Granger, а для подтверждения выполните контролируемые подавления/индукции.