![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
parohКоманда проекта Microbiome Immunity Project опубликовала новую статью о структуре и функции белков микробиома человека.
Проект: Проект иммунитета микробиома
Опубликовано: 5 мая 2023 г.
Предистория
В то время как бактерии в целом могут быть вредны для человека, поскольку они могут вызывать такие заболевания, как пневмония, менингит, острый фарингит, пищевое отравление (кишечная палочка и сальмонелла), бактерии в кишечнике человека также выполняют защитные функции. В течение многих лет ученые изучали различные типы бактерий в организме человека и описывали те из них, которые могут быть вредными или полезными, но подавляющее большинство остается плохо изученным. Известно, что существует около 3 миллионов уникальных бактериальных генов, поэтому изучение всех образующихся белков и определение их функции является сложной задачей.
Проект «Микробиомный иммунитет» стартовал в августе 2017 года с целью ускорить исследования белковых молекул благодаря возможностям грид-вычислений. К моменту завершения вычислений в декабре 2021 года добровольцы World Community Grid пожертвовали MIP почти 146 000 лет ЦП. Эта работа позволила команде предсказать структуру почти 200 000 белков, открыть более 150 новых форм белков (фолдов), описать несколько ранее неизвестных функций белковых структур и почти вдвое увеличить количество аннотированных белков в микробиоме кишечника человека.
статья о белковой вселенной
Команда MIP недавно опубликовала свою статью в Nature Communications под названием «Отношения последовательность-структура-функция во вселенной микробиомных белков»[1]. В этой статье исследуется идея о том, что белки с похожими последовательностями не обязательно будут создавать аналогичные структуры, выполняющие одни и те же функции, вопреки давнему мнению ученых. Используя базу данных MIP, которую помогли создать волонтеры WCG, в статье исследуются примеры, когда белки, сходные по последовательности, выполняют разные функции.
Команда MIP проанализировала 2 миллиона белковых последовательностей, структура которых не известна ни в одной другой базе данных. Затем они использовали методы Rosetta и DMPFold для предсказания структуры белка в трехэтапном процессе. Чтобы отфильтровать прогнозы низкого качества, они сначала определили пороговое количество остатков завитков (формирующих спирали), выше которого структуры не были надежными. Во-вторых, они использовали оценки достоверности и качества для определения прогнозируемого качества[2]. В-третьих, приоритет отдавался моделям, согласующимся между двумя методами. В итоге было идентифицировано и охарактеризовано около 200 000 моделей.
Рисунок 1. Блок-схема процесса получения ~ 200 000 белковых моделей de novo, охватывающих разнообразное пространство последовательностей [1].
Эта новая база данных обеспечивает уникальное представление о микробиоме кишечника, поскольку она отличается по охвату и масштабу от предыдущих усилий. Исследователи сравнили набор из 200 000 моделей с базой данных PDB90 из банка данных о белках и другими базами данных о структурах белков, чтобы определить, являются ли предсказанные структуры новыми. Фактором, влияющим на разницу между двумя базами данных, является присутствие белков из архебактерий и бактерий в базе данных MIP, видов, плохо представленных в других базах данных. Более того, размер проанализированной последовательности меньше, чем в других базах данных (предсказанные структуры белков варьировались в размере от 40 до 200 остатков), и менее смещен в сторону представляющих интерес белков, как в случае с PDB90 (который содержит белки, более склонные к определению структуры). и возможные фармацевтические мишени, что приводит к множеству близких вариантов одних и тех же структур). Благодаря этому MIP дополняет другие базы данных.
Чтобы проверить, повлияло ли это на взаимосвязь последовательность-структура-функция, они проанализировали структурное и функциональное сходство 5000 структур из MIP и 1000 базовых структур из баз данных PDB. При сопоставлении структурного и функционального сходства большинство пар продемонстрировали ожидаемое поведение (т. е. разную структуру, разную функцию или одинаковую структуру, одну и ту же функцию), но заметное количество пар вело себя вопреки их ожиданиям. Анализируя несогласованные пары, авторы обнаружили, что более общие функции могут выполняться несколькими типами структур, в то время как очень специфические механизмы выполняются только уникальными структурами.
Рисунок 2. Тепловые карты, показывающие функциональное сходство между парами белковых кластеров. Кластеры 158 и 153 (вверху слева и справа) охватывают белки со сходной структурой (внизу слева и справа) и отличающимися функциями [1].
Это исследование прокладывает путь к разработке инструментов для изучения и прогнозирования функций, специфичных для сайтов белков, и для других организмов, чтобы лучше понять роль конкретных структур и функций, связанных с биологическими функциями.
«До сих пор мы говорили о микробиоме на том же языке, который использовался бы для описания биоразнообразия тропического леса», — говорит доктор Томаш Косциолек, член исследовательской группы MIP. «Мы надеемся начать говорить об этом в более механистических терминах, например, какие молекулы могут усиливать, подавлять или изменять определенные биологические процессы».
Спасибо команде проекта Microbiome Immunity Project за предоставление этой новости. Если у вас есть какие-либо комментарии или вопросы, пожалуйста, оставьте их в этой теме, чтобы мы ответили. Спасибо за вашу постоянную поддержку, которая ускоряет масштабные научные исследования на благо человечества.
команда WCG
на англ.
Проект: Проект иммунитета микробиома
Опубликовано: 5 мая 2023 г.
Предистория
В то время как бактерии в целом могут быть вредны для человека, поскольку они могут вызывать такие заболевания, как пневмония, менингит, острый фарингит, пищевое отравление (кишечная палочка и сальмонелла), бактерии в кишечнике человека также выполняют защитные функции. В течение многих лет ученые изучали различные типы бактерий в организме человека и описывали те из них, которые могут быть вредными или полезными, но подавляющее большинство остается плохо изученным. Известно, что существует около 3 миллионов уникальных бактериальных генов, поэтому изучение всех образующихся белков и определение их функции является сложной задачей.
Проект «Микробиомный иммунитет» стартовал в августе 2017 года с целью ускорить исследования белковых молекул благодаря возможностям грид-вычислений. К моменту завершения вычислений в декабре 2021 года добровольцы World Community Grid пожертвовали MIP почти 146 000 лет ЦП. Эта работа позволила команде предсказать структуру почти 200 000 белков, открыть более 150 новых форм белков (фолдов), описать несколько ранее неизвестных функций белковых структур и почти вдвое увеличить количество аннотированных белков в микробиоме кишечника человека.
статья о белковой вселенной
Команда MIP недавно опубликовала свою статью в Nature Communications под названием «Отношения последовательность-структура-функция во вселенной микробиомных белков»[1]. В этой статье исследуется идея о том, что белки с похожими последовательностями не обязательно будут создавать аналогичные структуры, выполняющие одни и те же функции, вопреки давнему мнению ученых. Используя базу данных MIP, которую помогли создать волонтеры WCG, в статье исследуются примеры, когда белки, сходные по последовательности, выполняют разные функции.
Команда MIP проанализировала 2 миллиона белковых последовательностей, структура которых не известна ни в одной другой базе данных. Затем они использовали методы Rosetta и DMPFold для предсказания структуры белка в трехэтапном процессе. Чтобы отфильтровать прогнозы низкого качества, они сначала определили пороговое количество остатков завитков (формирующих спирали), выше которого структуры не были надежными. Во-вторых, они использовали оценки достоверности и качества для определения прогнозируемого качества[2]. В-третьих, приоритет отдавался моделям, согласующимся между двумя методами. В итоге было идентифицировано и охарактеризовано около 200 000 моделей.
Рисунок 1. Блок-схема процесса получения ~ 200 000 белковых моделей de novo, охватывающих разнообразное пространство последовательностей [1].
Эта новая база данных обеспечивает уникальное представление о микробиоме кишечника, поскольку она отличается по охвату и масштабу от предыдущих усилий. Исследователи сравнили набор из 200 000 моделей с базой данных PDB90 из банка данных о белках и другими базами данных о структурах белков, чтобы определить, являются ли предсказанные структуры новыми. Фактором, влияющим на разницу между двумя базами данных, является присутствие белков из архебактерий и бактерий в базе данных MIP, видов, плохо представленных в других базах данных. Более того, размер проанализированной последовательности меньше, чем в других базах данных (предсказанные структуры белков варьировались в размере от 40 до 200 остатков), и менее смещен в сторону представляющих интерес белков, как в случае с PDB90 (который содержит белки, более склонные к определению структуры). и возможные фармацевтические мишени, что приводит к множеству близких вариантов одних и тех же структур). Благодаря этому MIP дополняет другие базы данных.
Чтобы проверить, повлияло ли это на взаимосвязь последовательность-структура-функция, они проанализировали структурное и функциональное сходство 5000 структур из MIP и 1000 базовых структур из баз данных PDB. При сопоставлении структурного и функционального сходства большинство пар продемонстрировали ожидаемое поведение (т. е. разную структуру, разную функцию или одинаковую структуру, одну и ту же функцию), но заметное количество пар вело себя вопреки их ожиданиям. Анализируя несогласованные пары, авторы обнаружили, что более общие функции могут выполняться несколькими типами структур, в то время как очень специфические механизмы выполняются только уникальными структурами.
Рисунок 2. Тепловые карты, показывающие функциональное сходство между парами белковых кластеров. Кластеры 158 и 153 (вверху слева и справа) охватывают белки со сходной структурой (внизу слева и справа) и отличающимися функциями [1].
Это исследование прокладывает путь к разработке инструментов для изучения и прогнозирования функций, специфичных для сайтов белков, и для других организмов, чтобы лучше понять роль конкретных структур и функций, связанных с биологическими функциями.
«До сих пор мы говорили о микробиоме на том же языке, который использовался бы для описания биоразнообразия тропического леса», — говорит доктор Томаш Косциолек, член исследовательской группы MIP. «Мы надеемся начать говорить об этом в более механистических терминах, например, какие молекулы могут усиливать, подавлять или изменять определенные биологические процессы».
Спасибо команде проекта Microbiome Immunity Project за предоставление этой новости. Если у вас есть какие-либо комментарии или вопросы, пожалуйста, оставьте их в этой теме, чтобы мы ответили. Спасибо за вашу постоянную поддержку, которая ускоряет масштабные научные исследования на благо человечества.
команда WCG
на англ.
