Российские и французские ученые разработали первую программу по поиску пар белков амилоидов, способных к коагрегации, то есть связке друг с другом. Исследования показали точность более 94%. Работа, поддержанная грантом Российского научного фонда, опубликована в Journal of Molecular Biology, сообщает пресс-служба Санкт-Петербургского государственного университета.
Амилоиды — это белковые агрегаты, которые являются причиной ряда тяжелых и зачастую неизлечимых заболеваний, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона, Гентингтона и других. Но далеко не все подобные вещества являются патогенными, многие из них выполняют важные функции в клетках. Формирование амилоидов в первую очередь связано с изменением структуры белка в организме. Однако в последнее время в науке встречается все больше случаев, когда в состав агрегатов входят сразу несколько разных элементов.
Российские и французские ученые впервые в мире предложили биоинформатический подход, который позволяет проводить поиск пар белков, способных к коагрегации — связке друг с другом. Метод получил название AmyloComp. Он реализован на языке программирования Python и доступен в виде онлайн-приложения.
«Амилоиды по форме напоминают нити. В их составе образуется своеобразная "стопка" из множества молекул, расположенных поперек волокна. Когда в агрегате присутствует только один белок, слои полностью идентичны по структуре. Мы же пытаемся найти такие последовательности в разных белках, которые бы могли формировать подобные "стопки", но при этом отличались по последовательности», — рассказал один из авторов исследования, доцент кафедры генетики и биотехнологии Санкт-Петербургского государственного университета Станислав Бондарев.
Программа AmyloComp демонстрирует точность более 94% на модельном наборе данных, а также достоверно классифицирует известные положительные и отрицательные примеры коагрегации белков. Так, коагрегация белков может играть различные биологические роли в организме.
С одной стороны, довольно давно предложена гипотеза «амилоидного каскада», согласно которой патологические амилоидные агрегаты могут провоцировать агрегацию других белков. С другой стороны, некоторые важные биологические процессы требуют формирования агрегатов из разных белков. Одним из ярких примеров является пара белков человека, RIPK1 и RIPK3. Их коагрегация является частью сигнального каскада при запуске противовирусного ответа. Программа AmyloComp позволяет вести поиск подобных примеров в масштабах протеома.
Уникальность программы заключается в том, что другие подходы, существующие в современной биоинформатике, не позволяют моделировать коагрегацию двух амилоидных белков. Новый метод основан на сравнении аминокислотной последовательности двух белков и при этом учитывает возможность их пространственной укладки в составе единого агрегата. Такой подход позволяет искать различные последовательности, которые формируют единую структуру.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
