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



Состояния, сопутствующие легкой форме COVID-19

Венское исследование MedUni предоставляет новую информацию для лучшего понимания болезни и потенциальных биомаркеров для разработки вакцины. В исследовании, недавно опубликованном в ведущем журнале Allergy, группа ученых MedUni Vienna под руководством иммунолога Винфрида Ф. Пикла и аллерголога Рудольфа Валента (оба из Центра патофизиологии, инфектиологии и иммунологии) показала, что существует семь «форм болезней» при COVID-19 с легким…

Апигенин снижает когнитивные нарушения в мышиной модели синдрома Дауна

У мышей, получавших апигенин, были лучшие показатели памяти и вехи развития. Согласно исследованию, проведенному учеными из Национального института здравоохранения и других учреждений, растительное соединение апигенин улучшило когнитивные нарушения и дефицит памяти, обычно наблюдаемые на мышах с синдромом Дауна. Апигенин содержится в цветках ромашки, петрушке, сельдерее, мяте перечной и цитрусовых. Исследователи скармливали соединение беременным мышам, несущим…

Как иммунная система обнаруживает скрытых «злоумышленников»?

Исследования, проведенные доцентом Техасского университета A&M Вонмуком Хвангом, привели к лучшему пониманию того, как компоненты иммунной системы организма находят вторгшиеся или поврежденные клетки, что может привести к новым подходам к лечению вирусов и рака. Хван, доцент кафедры биомедицинской инженерии Техасского университета A&M, написал об этом в статье, недавно опубликованной в журнале Proceedings of the National…

Прорыв в регенеративной стоматологии

Новые знания о клеточном составе и росте зубов могут ускорить развитие регенеративной стоматологии — биологической терапии поврежденных зубов, а также лечения чувствительности зубов. Исследование, проведенное учеными из Каролинского института, опубликовано в Nature Communications. Зубы развиваются в результате сложного процесса, в котором мягкие ткани с соединительной тканью, нервами и кровеносными сосудами соединяются с тремя различными типами…

Долгосрочные неврологические последствия COVID-19

Готов ли мир к волне неврологических последствий, которые могут возникнуть в результате COVID-19? Этот вопрос находится в авангарде исследований, проводимых в Институте неврологии и психического здоровья Флори. Команда нейробиологов и клиницистов изучает потенциальную связь между COVID-19 и повышенным риском болезни Паркинсона, а также меры, чтобы опередить кривую. «Хотя ученые все еще изучают, как вирус SARS-CoV-2…