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DNA中的模式揭示了數百種未知的蛋白質配對

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-12-21瀏覽次數:821

對基因組進行測序變得越來越便宜,但要理解由此產生的數據仍然很困難。研究人員現在發現了一種從DNA測序中提取有用信息的新方法。

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通過對細菌中成對基因之間的細微進化特征進行分類,研究小組能夠發現數百種以前未知的蛋白質相互作用。這種方法現在已應用于人類基因組,并能對人類蛋白質如何相互作用產生新的見解。

該項目是華盛頓大學醫學院和哈佛大學科學家之間的合作。他們的報告發表在7月11日的《科學》雜志上。

蛋白質-蛋白質相互作用是生物功能的基礎。現在值得注意的是,利用近年來產生的大量基因組序列數據來預測它們,”大學生物化學教授大衛貝克說。華盛頓醫學院。

細胞中充滿了蛋白質,其中許多蛋白質必須在身體上相互作用才能發揮作用。這可能意味著聚集在一起復制DNA或形成長纖維,如肌肉。然而,在許多情況下,科學家仍然不知道哪些蛋白質會相互作用。找到新的配對可能會很慢、費力和昂貴。

為了尋找更好的方法,一個由四名計算生物學家組成的團隊研究了一種叫做共同進化的現象,即一個基因的變化與另一個基因的變化有關。這表明這兩個基因以某種重要的方式相連。

例如,如果一個基因突變產生形狀改變的蛋白質,第二個基因可以進化產生形狀與第一個蛋白質互補的蛋白質,從而保持兩個蛋白質相互作用的能力。

近年來,研究人員在活生物體的DNA中發現了一些分子相互作用的微妙證據。

“共同進化對于了解特定蛋白質如何相互作用非常有用,但我們現在可以將它們用作發現工具,”華盛頓大學醫學院博士后研究員,主要作者錢聰說。

該團隊將來自大腸桿菌的4,000多個基因與來自40,000多個其他細菌基因組的DNA序列進行了比較。這種龐大的遺傳信息庫存使研究人員能夠使用定制的統計模型來評估每種大腸桿菌基因之間的共同進化。

經過幾輪分析,發現1,618對具有共同進化的最強證據。通過將他們的結果與已經表征的一小組蛋白質 - 蛋白質相互作用進行比較,研究人員獲得了比以前的實驗篩選方法更高的準確性

在新發現的相互作用中,一些暗示了新的生物學見解。其中之一,蛋白質毒素與其抗毒素之間的相互作用,可能有助于解釋,研究人員推測為什么一些大腸桿菌占據其微生物生態位。另一項新發現的配對表明,一種名為PstB的蛋白質,已知在新陳代謝中發揮作用,也可能有助于協調蛋白質合成和礦物質運輸。

“生物學中很少有軟件工具可以進行足以進行測試的預測,但這就是這里發生的事情,”Cong說。可以在世界各地的實驗室進行數百次后續實驗。 “

該團隊還搜索了結核分枝桿菌的基因組,結核分枝桿菌是一種與大腸桿菌相關的致病細菌。他們高度自信地確定了911蛋白質 - 蛋白質相互作用。其中95%從未被描述過。研究人員報告說,70種蛋白質可能導致結核分枝桿菌的毒力。這些發現可能為開發致命病原體藥物開辟了新的途徑。

“我們將把這個工具應用于更多的病原體和人類基因組,”叢說。 “我們的成功將取決于其他科學家在注釋基因組的哪些部分是基因以及哪些部分是其他部分時所做的事情。”

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