Maya Proteinleri Hücresel Fonksiyonları Yürütür

Farklı renklerde gösterilen maya proteinleri, hücresel işlevleri yerine getirmek için 3D yapboz parçaları gibi iki, üç, dört ve beş üyeli kompleksler halinde bir araya gelir. UT Southwestern ve Washington Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından yönetilen uluslararası bir ekip, yapay zeka tekniklerini kullanarak yapıları tahmin etti. Kredi: UT Güneybatı Tıp Merkezi

UT Southwestern liderliğindeki araştırma ve Washington Üniversitesi çok sayıda uyuşturucu hedefine yol açabilir.

UT Southwestern ve Washington Üniversitesi araştırmacıları, ökaryotik protein etkileşimlerinin 3B modellerini üretmek için yapay zeka (AI) ve evrimsel analiz kullanan uluslararası bir ekibi yönetti. Yayınlanan çalışma, Bilim, ilk kez 100’den fazla olası protein kompleksi tanımladı ve daha önce karakterize edilmemiş 700’den fazla olanlar için yapısal modeller sağladı. Hücresel süreçleri yürütmek için protein çiftlerinin veya gruplarının nasıl bir araya geldiğine dair içgörüler, çok sayıda yeni ilaç hedefine yol açabilir.

Eugene McDermott İnsan Büyümesi ve Gelişimi Merkezi’nde Yardımcı Doçent olan Qian Cong, Biyofizikte ikincil bir randevu ile “Sonuçlarımız, hesaplamanın temel bir rol oynadığı yapısal biyolojideki yeni çağda önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor” dedi. .

Qian Kong

Qian Cong, Doktora Kredi: UT Güneybatı Tıp Merkezi

Dr. Cong, UT Southwestern’de işe alınmadan önce Washington Üniversitesi’nde Biyokimya Profesörü ve Dr. Cong’un doktora sonrası danışmanı olan David Baker ile çalışmayı yönetti. Çalışmanın, UT Güneybatı Hesaplamalı Biyolog Jimin Pei, Ph.D. dahil olmak üzere dört yardımcı yazar var.

Dr. Cong, proteinlerin genellikle bir organizmayı canlı tutmak için gereken her görevi yerine getirmek için kompleksler olarak bilinen çiftler veya gruplar halinde çalıştığını açıkladı. Bu etkileşimlerin bazıları iyi çalışılmış olsa da, çoğu bir sır olarak kalıyor. Kapsamlı interaktomlar veya bir hücredeki moleküler etkileşimlerin tam setinin tanımları oluşturmak, biyolojinin birçok temel yönüne ışık tutacak ve araştırmacılara bu etkileşimleri teşvik eden veya caydıran ilaçlar geliştirme konusunda yeni bir başlangıç ​​noktası sağlayacaktır. Dr. Cong, biyoinformatik ve biyolojiyi birleştiren yeni gelişen interaktomik alanında çalışmaktadır.

Yakın zamana kadar, bir interaktom inşa etmenin önündeki en büyük engel, bilim adamlarının yarım yüzyıldır çözmeye çalıştığı bir problem olan birçok proteinin yapısı üzerindeki belirsizlikti. 2020 ve 2021’de DeepMind ve Dr. Baker’ın laboratuvarı adlı bir şirket, protein yapılarını onları üreten genlerin dizilerine dayalı olarak tahmin etmek için farklı stratejiler kullanan AlphaFold (AF) ve RoseTTAFold (RF) adlı iki yapay zeka teknolojisini bağımsız olarak yayınladı.

Mevcut çalışmada, Dr. Cong, Dr. Baker ve meslektaşları, birçok maya protein kompleksini modelleyerek bu yapay zeka yapı-tahmin araçlarını genişletti. Maya, temel biyolojik çalışmalar için ortak bir model organizmadır. Bilim adamları, etkileşime girmesi muhtemel proteinleri bulmak için önce bağlantılı bir şekilde mutasyonlar edinen genler için ilgili mantarların genomlarını aradılar. Daha sonra bu proteinlerin 3 boyutlu yapılarda birbirine uyup uymayacağını belirlemek için iki AI teknolojisini kullandılar.

Çalışmaları, 1.505 olası protein kompleksi tanımladı. Bunlardan 699’u, yöntemlerinin faydasını doğrulayarak yapısal olarak karakterize edilmişti. Bununla birlikte, tahmin edilen etkileşimlerin 700’ünü destekleyen yalnızca sınırlı deneysel veri vardı ve başka bir 106’sı hiç tanımlanmamıştı.

Bu kötü karakterize edilmiş veya bilinmeyen kompleksleri daha iyi anlamak için, Washington Üniversitesi ve UT Southwestern ekipleri, dünya çapında bu veya benzer proteinleri inceleyen meslektaşlarıyla çalıştı. Ekipler, mevcut çalışmadaki bilim insanlarının işbirlikçilerden gelen bilgilerle oluşturduğu 3B modelleri birleştirerek, genetik bilginin bakımı ve işlenmesi, hücresel yapı ve taşıma sistemleri, metabolizma, DNA onarım ve diğer alanlar. Ayrıca, diğer iyi karakterize edilmiş proteinlerle yeni tanımlanan etkileşimlerine dayanarak işlevleri önceden bilinmeyen proteinlerin rollerini de tanımladılar.

Dr. Cong, “Yeni makalemizde açıklanan çalışma, insan interaktomunun benzer çalışmaları için zemin hazırlıyor ve nihayetinde insan hastalıkları için yeni tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir” dedi.

Dr. Cong, bu çalışmada üretilen tahmini protein kompleksi yapılarının ModelArchive’den indirilebileceğini kaydetti. Gelecekteki çalışmalarda bu teknoloji kullanılarak oluşturulan bu yapılar ve diğerleri, gelecek yıllar için zengin bir araştırma sorusu kaynağı olacağını söyledi.

Referans: Ian R. Humphreys, Jimin Pei, Minkyung Baek, Aditya Krishnakumar, Ivan Anishchenko, Sergey Ovchinnikov, Jing Zhang, Travis J. Ness, Sudeep Banjade, Saket R. Bagde, Viktoriya G tarafından “Çekirdek ökaryotik protein komplekslerinin hesaplanmış yapıları” Stancheva, Xiao-Han Li, Kaixian Liu, Zhi Zheng, Daniel J. Barrero, Upasana Roy, Jochen Kuper, İsrail S. Fernández, Barnabas Szakal, Dana Branzei, Josep Rizo, Caroline Kisker, Eric C. Greene, Sue Biggins, Scott Keeney, Elizabeth A. Miller, J. Christopher Fromme, Tamara L. Hendrickson, Qian Cong ve David Baker, 11 Kasım 2021, Bilim.
DOI: 10.1126/science.abm4805

Dr. Cong, Biyomedikal Araştırmada Güneybatı Tıp Vakfı Bilgindir. Bu çalışmaya katkıda bulunan diğer UTSW araştırmacıları arasında Biyokimyada Virginia Lazenby O’Hara Kürsüsü’nün sahibi olan Jing Zhang ve Josep Rizo, Ph.D. bulunmaktadır.

İşbirliği yapılan kurumlar şunlardır: Harvard Üniversitesi, Wayne State Üniversitesi, Cornell Üniversitesi, MRC Moleküler Biyoloji Laboratuvarı, Memorial Sloan Kettering Kanser Merkezi, Gerstner Sloan Kettering Biyomedikal Bilimler Enstitüsü, Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi, Kolombiya Üniversitesi, Almanya’daki Würzburg Üniversitesi, St Jude Çocuk Araştırma Hastanesi, Milano, İtalya’daki FIRC Moleküler Onkoloji Enstitüsü ve Roma, İtalya’daki Ulusal Araştırma Konseyi, Moleküler Genetik Enstitüsü.

Bu çalışma Southwestern Medical Foundation, the Cancer Prevention and Research Institute of Texas (CPRIT) (RP210041), Amgen, Microsoft, the Washington Research Foundation, Howard Hughes Medical Institute, National Science Foundation (DBI 1937533), National Institutes of Health tarafından desteklenmiştir. (R35GM118026, R01CA221858, R35GM136258, R21AI156595), Birleşik Krallık Tıbbi Araştırma Konseyi (MRC_UP_1201/10), HHMI Gilliam Bursu, Deutsche Forschungsgemeinschaft (KI-562/11-1, KI-562/7-1), AIRC araştırmacısı ve Avrupa Araştırma Konseyi Konsolidatörü (IG23710 ve 682190), Savunma Tehditlerini Azaltma Ajansı (HDTRA1-21-1-0007) ve Ulusal Enerji Araştırmaları Bilimsel Bilgi İşlem Merkezi.





#Yapay #Zeka #Protein #Etkileşimlerini #Başarıyla #Tahmin #Ediyor #Yeni #İlaç #Hedeflerinin #Zenginliğine #Yol #Açabilir