Российские ученые разработали нейросеть, показывающую, как те или иные участки РНК и ДНК будут взаимодействовать с предполагаемыми лекарственными средствами. Новый метод поможет в создании лекарственных препаратов, в том числе противовирусных. Исследование опубликовано в журнале Nucleic Acid Research: Genomics and Bioinformatics.
Долгое время в качестве лекарственных мишеней ученые рассматривали только функциональные белки, закодированные в ДНК. Последовательности РНК в большей степени оставались в стороне, поскольку рассматривались в качестве посредника между ДНК и белками. Однако известно, что белки закодированы лишь в мельчайшей части тех 85% генома, с которых транскрибируется РНК. Оставшаяся (некодирующая) РНК выполняет другие функции. Тем не менее развитие ряда болезней связано с некодирующей РНК. Поэтому последовательности РНК в последнее время все чаще рассматриваются как потенциальные мишени для лекарств.
Чтобы перебрать огромные базы данных всех химических соединений, исследователям нужны специальные инструменты. С их помощью ученые могут установить так называемые сайты связывания, то есть участки, специфично связывающиеся между собой. Научная группа из Сколтеха разработала нейросеть, помогающую определить, как тот или иной участок отреагирует на лекарственный препарат.
«Трехмерные структуры нуклеиновых кислот кодируются в виде высокоразмерных тензоров. Затем алгоритм компьютерного зрения "смотрит" на тензоры и ищет области, похожие на сайты связывания. После детектирования конформации и сайта связывания можно начинать целенаправленную работу по поиску лекарств. Таким образом, наша работа — это часть перехода от слепого перебора к рациональному дизайну лекарств. Превосходство последнего с ростом библиотек соединений становится все заметнее», — рассказывает Петр Попов, руководитель исследования, старший преподаватель Сколтеха.
Новый метод применим к ДНК с двумя или более цепями. Это отличает его от прошлых методов, которые применялись только к одиночной цепи РНК. Новый способ также учитывает различные конформации ДНК и РНК. Их молекулы склонны сворачиваться и деформироваться, из-за чего меняются и сами свойства, в том числе доступные сайты связывания. Большинство прежних методик игнорировали эту важную особенность. Тем не менее не стоит недооценивать ее важность. К примеру, у самого распространенного типа ВИЧ есть участок РНК, на который нацелены многие лекарства. Изменение конформации молекул меняет набор препаратов, которые могут на нее воздействовать. Новый метод позволяет предсказывать подобные эффекты, поэтому наиболее эффективен и точен в работе.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
