DNA中的模式揭示了數(shù)百種未知的蛋白質(zhì)配對

對基因組進行測序變得越來越便宜，但是對結果數(shù)據(jù)的理解仍然很難。研究人員現(xiàn)在已經(jīng)找到了一種從測序DNA中提取有用信息的新方法。

通過對細菌中基因?qū)χg共享的細微進化特征進行編目，該團隊能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)百種以前未知的蛋白質(zhì)相互作用。該方法現(xiàn)在應用于人類基因組，并可以產(chǎn)生關于人類蛋白質(zhì)如何相互作用的新見解。

該項目是華盛頓大學醫(yī)學院和哈佛大學科學家之間的合作。他們的報告發(fā)表在7月11日的“ 科學”雜志上。

“蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用是生物功能的基礎?，F(xiàn)在可以使用近年來產(chǎn)生的大量基因組序列數(shù)據(jù)來預測它們，這是非常了不起的，”資深作者，大學生物化學教授David Baker說。華盛頓醫(yī)學院。

細胞充滿蛋白質(zhì)，其中許多蛋白質(zhì)必須物理相互作用才能發(fā)揮作用。這可能意味著聚集在一起復制DNA或形成像肌肉中那樣的長纖維。然而，在許多情況下，科學家們?nèi)匀徊恢滥男┑鞍踪|(zhì)會相互作用。發(fā)現(xiàn)新的配對可能是緩慢，費力和昂貴的。

尋找更好的方法，由四位計算生物學家組成的團隊研究了一種稱為共同進化的現(xiàn)象，其中一種基因的變化與另一種基因的變化相關。這可以表明兩個基因以某種重要方式相連。

例如，如果一個基因突變以產(chǎn)生具有改變形狀的蛋白質(zhì)，則第二個基因可以進化以產(chǎn)生具有與第一個蛋白質(zhì)互補的形狀的蛋白質(zhì)，從而保持兩個蛋白質(zhì)相互作用的能力。

近年來，研究人員在生物體的DNA中發(fā)現(xiàn)了一些微妙的分子相互作用的證據(jù)。

“共同進化對于了解特定蛋白質(zhì)如何相互作用非常有用，但我們現(xiàn)在可以將其用作發(fā)現(xiàn)工具，”首席作家錢聰說，他是華盛頓大學醫(yī)學院的博士后研究員。

該研究小組將來自大腸桿菌的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。這種大量遺傳信息庫存使研究人員能夠使用定制的統(tǒng)計模型來評估每種大腸桿菌基因之間的共同進化。

經(jīng)過幾輪分析，發(fā)現(xiàn)1,618對具有共同進化的最強證據(jù)。通過將它們的結果與一小組已經(jīng)表征的蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)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(fā)現(xiàn)的相互作用中，有一些暗示了新的生物學見解。其中之一，蛋白質(zhì)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(jù)其微生物生態(tài)位。另一項新發(fā)現(xiàn)的配對表明，一種名為PstB的蛋白質(zhì)，已知在新陳代謝中發(fā)揮作用，也可能有助于協(xié)調(diào)蛋白質(zhì)合成和礦物質(zhì)運輸。

“在生物學中很少有軟件工具能夠做出足以進行測試的預測，但這正是這里發(fā)生的事情，”Cong說。在世界各地的實驗室中，可以進行數(shù)百次后續(xù)實驗?！?/p>

該團隊還搜索了結核分枝桿菌的基因組，這是一種與大腸桿菌有關的疾病細菌。他們高度自信地鑒定了911蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用。其中95%以前從未被描述過。研究人員報告說，70種蛋白質(zhì)可能導致結核分枝桿菌的毒力。這些發(fā)現(xiàn)可能為開發(fā)針對致命病原體的藥物開辟了新途徑。

“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?！拔覀兊某晒⑷Q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工作?！?/p>