12 марта 2013

Осмотр последних методик изучения развития и взаимодействия белков

Осмотр последних методик изучения развития и взаимодействия белков

Научные сотрудники Испанского Национального Онкологического Научного Центра (НОНЦ), Альфонсо Валенсиа, директор программы структурной биологии и биовычислений, и Дэвид де Жуан, совместно с Флоренсио Пазосом из Испанского Национального центра биотехнологии (НЦБ-ИНИС), опубликовали рецензию касательно последних вычислительных методов, основанных на эволюционных принципах, которые произвели переворот в области анализа и прогнозирования структуры белков, их функций и взаимодействия, а также краткосрочных и долгосрочных ожиданий в этой области.
 
«Вычислительные и математические методы анализа, с помощью которых изучают как белки развиваются во взаимосвязи – процесс известный как коэволюция – претерпели существенные изменения за последние несколько лет», — объясняет Валенсиа. Эта революция в исследовании микромасштабной эволюции позволяет исследователям предсказать взаимодействие между белками и понять структурные изменения, которые происходят в этих молекулах. Она также представляет собой основу для понимания того, как мутации, вызванные заболеваниями, такими как рак или нейродегенеративными заболеваниями влияют на их основные молекулярные структуры.

Белки, так же как другие виды на макроскопическом уровне, посредством конкурентных или симбиотических взаимодействий не действуют изолированно, а действуют, скорее, согласованно между собой для того, чтобы выполнять свои функциональные задачи. Эти биологические соотношения объясняют, почему существует тенденция в развитии вносить скоординированные изменения в белки, которые допускают сохранение и регулирование этих соотношений.

«Разработка новых, более эффективных и более надежных математических методов, чем те, что применялись 1990-х годах, позволяет нам исследовать эти биологические проблемы на молекулярном уровне, а также обеспечить более глубокое видение дарвиновского процесса», -говорит Валенсиа. «Эти методы, основанные на коэволюции, как телескоп, помогают нам наблюдать и понимать биологические и молекулярные процессы».

Более 20 лет исследований на основе молекулярных соотношений

В процессе пересмотра данного вопроса, авторы описывают те математические методы, которые основаны на эволюции пар белков, способных прогнозировать молекулярные взаимодействия на разных уровнях сложности. Эти методы включают в себя, как раз те методы 1990-х годов, с помощью которых рассчитывали контактные точки между белками; тех, которые позволяют нам понять селективность связывания между очень похожими белками, или тех, которые принадлежат к одной семье и их лигандам, или даже, на более глубоком уровне сложности, тех, которые предсказывают взаимодействия между сетями тысяч белков, входящих в состав клеток.

За последние 20 лет, команда Валенсиа провела исследования в нескольких направлениях, связанных с этой областью, многие из которых еще изучаются другими группами, но в этой области его команда продолжает оставаться мировым лидером.

«В 2012 году мы опубликовали новую серию прогнозов, касательно специфичности связывания онкогена Ras с другими белками. Документ был основан на методах коэволюции, которые мы разработали несколько лет назад, и которые в настоящее время широко изучаются другими группами», — объясняет Валенсиа. Семейство белков Ras связанны с широким спектром видов рака, поэтому изучение связи, которую он использует с другими белками, и которые являются важными для клеток, может открыть возможности для разработки новых препаратов.

Авторы исследования прогнозируют светлое будущее для этой области, в которой программисты биоинформатики, физики, биологи и математики объединят свои силы для того, чтобы описать всю сложность динамики развития белков. «В перспективе, мы надеемся, что объединение этих методов, поможет нам регулировать или создавать новые препараты, которые будут выборочно воздействовать на болезненные клетки и, тем самым, уменьшать побочные действия препаратов», — говорит Жуан.


Источник:
medicalnewstoday.com



Как бороться с потерей мышечной массы

Причины ослабления мышц С возрастом мы начинаем терять мышечную массу и функции. Когда это снижение является более обширным или быстрым, чем ожидалось, оно классифицируется как саркопения, распространенное состояние у пожилых людей, которое часто снижает качество их жизни и увеличивает риск падений и переломов костей. Исследователи из Каролинского института изучили, как различные факторы, такие как пол,…

Как выглядят живые бактерии

Изображения живых бактерий Исследователи UCL сделали самые четкие изображения живых бактерий, которые показали сложную архитектуру защитного слоя, который окружает многие бактерии и усложняет их уничтожение антибиотиками. Исследование, опубликованное сегодня (25 октября 2021 г.) в Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA и проведенное в сотрудничестве с учеными из Национальной физической лаборатории, Королевского…

Взгляд на то как клетки меняются в результате болезни

Новый «конвейер анализа изображений» дает ученым возможность быстро понять, как болезнь или травма изменили тело, вплоть до отдельной клетки. Он называется TDAExplore, который берет подробные изображения, полученные с помощью микроскопии, объединяет их с горячей областью математики, называемой топологией, которая дает представление о том, как устроены вещи, и аналитическую мощь искусственного интеллекта, чтобы дать, например, новый…

Как жара влияет на людей в взрослом возрасте

Новое исследование показало, что дни сильной жары были связаны с более высоким риском посещения отделения неотложной помощи среди взрослых в возрасте 18-64 лет по сравнению со взрослыми старше 75 лет. Смертность от погодных явлений Сильная жара — основная причина смертей, связанных с погодой, в Соединенных Штатах — представляет все большую угрозу для населения, поскольку ожидается,…

Как связана диета, кишечник и болезни

Кишечник необходим для поддержания нашего энергетического баланса и мастерски быстро реагирует на изменения в питании и балансе питательных веществ. Ему удается сделать это с помощью кишечных клеток, которые, помимо прочего, специализируются на абсорбции компонентов пищи или секреции гормонов. У взрослых людей клетки кишечника регенерируют каждые пять-семь дней. Способность постоянно обновлять и развивать все типы кишечных…