Новый инструмент RODEO обещает охватить весь потенциал биосинтеза микробов: исследователи разработали программное обеспечение, которое учится определять биосинтетические возможности на основе последовательности генома.

Новое достижение в области биоинформатики, созданное Университетом Иллинойса, раскрывает силу разработки генома «огромных данных», которая оказывает помощь нам лучше использовать изобретения природы: пара исследователей во главе с доцентом химии Дугласом Митчеллом создала инструмент для поиска в геномах микробов. , определение кластеров генов, каковые говорят о способности организма синтезировать терапевтически перспективные молекулы.В статье Nature Chemical Biology ведущие авторы Джонатан Тиц и их коллеги и Кристофер Швален из лаборатории Митчелла обрисовывают, как их ПО обучается распознавать прогностические изюминки генома.«Вследствие того что секвенирование генома идет такими темпами … существует недостаток функциональной информации о том, что делают эти гены», — сказал Митчелл. «Делается все более важным осознавать и трактовать метаболические дороги, в особенности кластеры биосинтетических генов, кодируемые микробами».Группу Митчелла особенно интересует класс молекул, как правило именуемых RiPP, дружественное сокращение от продолжительного заглавия: синтезированные рибосомами и посттрансляционно модифицированные пептиды.

RiPP, как и белки, складываются из цепочек связанных аминокислот, кодируются генами и подвергаются химической модификации (осуществляемой вторыми белками) по окончании образования. В случае если сравнивать с белками, RiPP меньше по размеру, и модификации, которым они подвергаются, изменяют их структуру более скоро.

RiPP смогут показаться незнакомыми, но они уже присутствуют в повседневной судьбе среднего потребителя. Вырабатываемый бактериями RiPP, именуемый низином, например, употребляется в качестве добавки для борьбы с патогенами в молочных продуктах, мясе и напитках, таких как пиво, с 1960-х годов.«RiPP обладают некоторыми особыми преимуществами по сравнению с другими, более хорошими классами натуральных продуктов. Как правило они больше и структурно сложнее», что разрешает им взаимодействовать с клеточными механизмами так, как не может меньшая молекула, — растолковал Тиц.

Больше точек контакта со собственными сотовыми целями свидетельствует, что RiPP смогут лучше держаться и делать более сложные задачи. «Одновременно с этим, не обращая внимания на их сложность, синтез RiPP … открывает большие возможности для генетической реинжиниринга натуральных продуктов с целью изменения их физических и фармакологических изюминок», — отметил он.Не обращая внимания на все личные преимущества, RiPP являются проблемой ; не легко открывать новые.

Традиционно исследователи нашли вероятно необходимые натуральные продукты способом скрининга микробов на базе их биологической активности. По окончании десятилетий таких упрочнений, в следствии которых был обнаружен последовательность продуктов, включая кое-какие RiPP, низко висящие плоды были сорваны; поисковые запросы снова и снова выявляют однообразные распространенные соединения. Митчелл и его сотрудники являются участниками многолабораторной исследовательской группы в Университете геномной биологии Карла Р. Вёза (IGB), которая нашла способ «подняться выше» и открыть новые природные продукты: анализ генома.Тема изучения Mining Microbial Genomes в IGB направлена ??на ускорение открытия лекарств способом поиска в геномах микробов, по сути, беглого просмотра книг рецептов клеток, чтобы подметить, что они смогут создавать, перед тем как в конечном итоге убедить их сделать это в лабораторных условиях. . Так, исследователи смогут значительно расширить возможность того, что они выделят соединение, которое раньше никогда не наблюдалось.

Но этот метод основан на способности предугадать, какую группу генов может создавать.«В практическом смысле встал вопрос, имеется ли лучший способ использовать недорогие геномы для расширения этих открытий», — сказал Швален. «Вот где мы начали».Пара Митчелла столкнулась с тяжёлой задачей: создать ПО, которое имело возможность бы распознавать группы генов, продукты которых трудятся совместно, чтобы синтезировать RiPP.

Они решили усложнить задачу, сосредоточив внимание на классе RiPP, именуемых лассо-пептидами, названных в честь их петлевой структуры. Кластеры генов, каковые создают пептиды лассо, мелкие и выглядят одинаково, что затрудняет их идентификацию помимо этого при ручном поиске.«Если вы хотите показать, что у вас имеется необходимый инструмент, вы выбираете самый тяжёлый пример», — сказал Митчелл. «Вместе с тем для химика очень увлекательны пептиды лассо.

Пептиды, каковые употребляются в качестве лекарств, нельзя давать перорально», по обстоятельству того, что они будут перевариваться », — пояснил он. «Пептиды лассо — разные вещи. Вы имеете возможность их варить, вы имеете возможность бросать в них протеазы, вы имеете возможность стерилизовать их в автоклаве, и они не теряют собственной активности, они в основном являются мелкий пептидный узел, что весьма устойчив к таким атакам».Инструмент информатики, созданный лабораторией Митчелла, названный RODEO (Rapid Open Read Frame Description and Evaluation Online), частично решил проблему лассо при помощи подхода машинного обучения. Они обучили программу на известных примерах кластеров генов, создающих лассо, что дало программе отточить главные изюминки.

Полученное ПО надежно идентифицировало многообещающие кластеры генов в широком спектре микробных геномов, и его вероятно было легко настроить для поиска кластеров генов вторых классов RiPP.RODEO идентифицировал 1300 новых пептидов лассо, и пара с особенно неординарными структурами, каковые делают их многообещающими в качестве потенциальных терапевтических средств; исследователи подтвердили, что эмпирически определенные структуры совпадают с предсказанными программным обеспечением.«на данный момент мы можем использовать геномную приоритизацию, чтобы найти молекулы, каковые без всяких сомнений структурно новы», — сказал Митчелл. «Неприятность в том, нужна эта молекула или нет?

Но чем больше молекул вы имеете возможность соединить с генами, тем лучше мы будем информированы. Так что это следующие 10 лет открытий».

3 комментария к “Новый инструмент RODEO обещает охватить весь потенциал биосинтеза микробов: исследователи разработали программное обеспечение, которое учится определять биосинтетические возможности на основе последовательности генома.”

  1. Есть такое. Алени не переживут, если Украина без газа и без пукина станет нормально жить 🙂

  2. Николаева Дарья Емельяновна

    Только вот когда они будут спать, он может к утру и не проснуться.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *