Új AI Eszköz a Fehérjék Lokalizációjának Megértésére
A fehérjék a sejtek működésének alapvető elemei, és több ezer különböző típusú fehérje található a sejtjeinkben, mindegyiknek saját, speciális funkciója van. A kutatók régóta tudják, hogy egy fehérje szerkezete meghatározza, mit képes végrehajtani. Az utóbbi időben azonban egyre inkább elismerik, hogy a fehérjék lokalizációja is kritikus fontosságú a működésük szempontjából.
A sejtek tele vannak olyan kompartmentumokkal, amelyek segítenek rendezni a bennük lévő sokféle molekulát. A hagyományos sejtszervecskék mellett léteznek dinamikus, membrán nélküli térségek is, amelyek összegyűjtik a bizonyos molekulákat közös funkciók végrehajtására. A kutatók célja, hogy megértsék, mely fehérjék hol találhatóak a sejtben, és kikkel ko-localizálnak együtt, hogy ezáltal jobban megérthessék a fehérjék szerepét az egészséges vagy beteg sejtekben.
Richard Young, a MIT professzora és munkatársai, köztük Henry Kilgore és Regina Barzilay, egy új modellt fejlesztettek ki, amelyet ProtGPS-nek neveztek el. E modellt február 6-án mutatták be a Science folyóiratban. A kutatók bemutatták, hogy a ProtGPS képes megjósolni, hogy egy fehérje melyik 12 ismert típusú kompartmentumba fog lokalizálódni, valamint azt is, hogy egy betegséghez kapcsolódó mutáció megváltoztatja-e ezt a lokalizációt.
„Reményem, hogy ez az első lépés egy olyan platform felé vezet, amely lehetővé teszi a fehérjékkel foglalkozó kutatók számára, hogy végezzenek kutatásokat” – mondta Young. A kutatók kísérleti tesztekkel validálták a modell előrejelzéseit, ami nemcsak a fehérjék helyét, hanem a betegséghez kapcsolódó mutációk hatását is segít megérteni.
A kutatók 200 000 fehérjét tápláltak a ProtGPS-be, amely segített megérteni, hogy a mutációk hogyan befolyásolják a fehérjék lokalizációját. Eredményeik azt mutatják, hogy a helytelen lokalizáció egy alulértékelt betegségmechanizmus lehet, amely új terápiás irányokat nyithat meg.
„A sejt egy bonyolult rendszer, sok összetevővel és összetett kölcsönhatásokkal” – mondta Mitnikov. A kutatás célja, hogy a ProtGPS-t egy új generációs eszközként használják a fehérjék funkcióinak és diszfunkcióinak megértésére.
A kutatók nemcsak a fehérjék lokalizációjának előrejelzésére összpontosítottak, hanem új fehérjék tervezésére is, amelyek képesek meghatározott helyekre lokalizálódni. A cél az volt, hogy a modell teljesen új aminosav-sorozatokat alkosson, amelyek a sejtekben a kívánt helyre lokalizálódnak.
„A laborjaink közötti együttműködés rendkívül termékeny volt számunkra” – mondta Mikhael. A kutatók lehetőséget kaptak arra, hogy ténylegesen teszteljék a modelljüket, és ezzel fejleszthessék annak működését.
Az új modell a jövőben segíthet a terápiák fejlesztésében, mivel a gyógyszerek a megfelelő helyre lokalizálódva hatékonyabbá válhatnak, csökkentve a mellékhatásokat.
Tudományos érdekesség: Az AlphaFold, amely a fehérjék szerkezetének előrejelzésére képes mesterséges intelligencia eszköz, több mint 200 millió fehérje struktúráját ismeri!
Források: Science, MIT News, Nature
