Это открытие стало возможным благодаря новому методу биоинформатического анализа, разработанному в Отделении вирусологии Университета Юлиуса Максимилиана Вюрцбурга (JMU) в Баварии, Германия. Команды профессора Ларса Долкена и профессора Флориана Эрхарда опубликовали свой метод в журнале Nature Methods. Новый метод актуален для медицинских приложений, потому что знание репертуара вирусных белков, используемых, например, для обхода иммунной системы, имеет решающее значение для борьбы с инфекциями или разработки вакцин.
Более надежный анализ рибосомного профилированияВ чем преимущество разработки JMU по сравнению с предыдущим методом? Это позволяет регистрировать активность рибосом гораздо точнее, чем раньше.
Все белки и пептиды собраны в многочисленных рибосомах клетки. Во время вирусной инфекции рибосомы также синтезируют все белки, необходимые вирусу для воспроизводства. Инструкции по сборке доставляются специальными молекулами-посредниками, мРНК.
Какие белки и пептиды продуцируются рибосомами клетки и в каком количестве? Как этот профиль меняется из-за стресса вирусной инфекции?
На эти вопросы можно ответить с помощью современных высокопроизводительных методов секвенирования, в которых используется профилирование рибосом (Ribo-seq). Они визуализируют рибосомные активности, так называемые процессы трансляции, как периодические паттерны.«Раньше ряд источников ошибок часто мешал надежному обнаружению событий перевода при анализе данных Ribo-seq», — говорит Флориан Эрхард.
Более того, по крайней мере, в половине всех мРНК более короткие открытые рамки считывания (кОРС) предшествуют известным открытым рамкам считывания (ОРС). Их очень сложно определить по данным измерений, однако они являются важным механизмом клеточной регуляции, особенно в условиях стресса.Обнаружено много новых клеточных и вирусных пептидов
Новая процедура биоинформатики под названием PRICE существенно улучшает идентификацию событий трансляции. «Наш метод позволяет с высокой точностью решать даже сложные случаи, например перекрывающиеся ORF или необычные стартовые кодоны. Это позволило нам впервые с высокой точностью определить все транслируемые области в масштабе всего генома», — объясняет профессор Эрхард.В результате команда JMU обнаружила различные новые клеточные и вирусные пептиды.
Более того, исследователи заметили, что сотни пептидов кОРС эффективно представлены на поверхности клетки молекулами MHC-I.«Таким образом, кОРС кодируют новый класс антигенов, которые могут распознаваться нашей иммунной системой», — говорит Ларс Долкен. «Поэтому мы предполагаем, что кОРС вовлечены в механизмы иммунологического контроля, особенно во время вирусных инфекций и стрессовых реакций». Все эти открытия открывают новые возможности для лучшего понимания воздействия вирусных инфекций на организм.
Наборы данных Ribo-seq следует повторно проанализироватьМетод PRICE окажет сильнейшее влияние на фундаментальные исследования. Ribo-seq — это метод, который в последние годы применялся практически во всех областях биомедицинских исследований. «PRICE теперь позволяет нам анализировать все существующие и будущие наборы данных гораздо глубже и со значительно большей точностью», — говорит Долкен. Он считает, что выигрыш настолько велик, что оправдывает повторный анализ всех ранее опубликованных данных.
Чтобы сделать это возможным, ученые из Вюрцбурга предоставляют свой инструмент анализа в виде программного обеспечения с открытым исходным кодом в Интернете. Они предполагают, что их метод будет широко использоваться и станет международным стандартом для анализа экспериментов Ribo-seq.Новые идеи принесут пользу фармацевтическим исследованиямИсследователи пришли к следующему выводу: «Мы убеждены, что расширенный анализ данных предоставит важные новые идеи во многих областях биомедицинских исследований».
В вирусологии новый метод может способствовать лучшему пониманию цитомегаловируса. Например, до сих пор неизвестно, почему инфекция патогеном вызывает серьезные повреждения у некоторых нерожденных младенцев или реципиентов трансплантата, тогда как у других не наблюдается никаких эффектов.