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DNA中的模式揭示了数百种未知的蛋白质配对

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-12-21浏览次数:821

对基因组进行测序变得越来越便宜,但要理解由此产生的数据仍然很困难。研究人员现在发现了一种从DNA测序中提取有用信息的新方法。

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通过对细菌中成对基因之间的细微进化特征进行分类,研究小组能够发现数百种以前未知的蛋白质相互作用。这种方法现在已应用于人类基因组,并能对人类蛋白质如何相互作用产生新的见解。

该项目是华盛顿大学医学院和哈佛大学科学家之间的合作。他们的报告发表在7月11日的《科学》杂志上。

蛋白质-蛋白质相互作用是生物功能的基础。现在值得注意的是,利用近年来产生的大量基因组序列数据来预测它们,”大学生物化学教授大卫贝克说。华盛顿医学院。

细胞中充满了蛋白质,其中许多蛋白质必须在身体上相互作用才能发挥作用。这可能意味着聚集在一起复制DNA或形成长纤维,如肌肉。然而,在许多情况下,科学家仍然不知道哪些蛋白质会相互作用。找到新的配对可能会很慢、费力和昂贵。

为了寻找更好的方法,一个由四名计算生物学家组成的团队研究了一种叫做共同进化的现象,即一个基因的变化与另一个基因的变化有关。这表明这两个基因以某种重要的方式相连。

例如,如果一个基因突变产生形状改变的蛋白质,第二个基因可以进化产生形状与第一个蛋白质互补的蛋白质,从而保持两个蛋白质相互作用的能力。

近年来,研究人员在活生物体的DNA中发现了一些分子相互作用的微妙证据。

“共同进化对于了解特定蛋白质如何相互作用非常有用,但我们现在可以将它们用作发现工具,”华盛顿大学医学院博士后研究员,主要作者钱聪说。

该团队将来自大肠杆菌的4,000多个基因与来自40,000多个其他细菌基因组的DNA序列进行了比较。这种庞大的遗传信息库存使研究人员能够使用定制的统计模型来评估每种大肠杆菌基因之间的共同进化。

经过几轮分析,发现1,618对具有共同进化的最强证据。通过将他们的结果与已经表征的一小组蛋白质 - 蛋白质相互作用进行比较,研究人员获得了比以前的实验筛选方法更高的准确性

在新发现的相互作用中,一些暗示了新的生物学见解。其中之一,蛋白质毒素与其抗毒素之间的相互作用,可能有助于解释,研究人员推测为什么一些大肠杆菌占据其微生物生态位。另一项新发现的配对表明,一种名为PstB的蛋白质,已知在新陈代谢中发挥作用,也可能有助于协调蛋白质合成和矿物质运输。

“生物学中很少有软件工具可以进行足以进行测试的预测,但这就是这里发生的事情,”Cong说。可以在世界各地的实验室进行数百次后续实验。 “

该团队还搜索了结核分枝杆菌的基因组,结核分枝杆菌是一种与大肠杆菌相关的致病细菌。他们高度自信地确定了911蛋白质 - 蛋白质相互作用。其中95%从未被描述过。研究人员报告说,70种蛋白质可能导致结核分枝杆菌的毒力。这些发现可能为开发致命病原体药物开辟了新的途径。

“我们将把这个工具应用于更多的病原体和人类基因组,”丛说。 “我们的成功将取决于其他科学家在注释基因组的哪些部分是基因以及哪些部分是其他部分时所做的事情。”