13.08 - 07:21

Обнаружено четыре тысячи новых белковых семейств


 

Исследователи из США провели сравнительное исследование 1773 человеческих метагеномов и обнаружили около четырех тысяч белковых семейств, большинство из которых не были ранее описаны из-за своего небольшого размера, затрудняющего идентификацию. Около тридцати процентов найденных белков оказались вовлечены в межклеточные взаимодействия, сообщается в статье в журнале Cell.

Открытие коротких белков длиной меньше 50 аминокислот сопряжено с трудностями. При аннотации нового генома — разметке на его последовательности положений имеющихся генов — короткие последовательности обычно игнорируются. Это происходит из-за того, что шанс принять случайный участок генома за настоящий ген слишком велик. Коротких белков мало в базах данных, и из-за этого поиск новых последовательностей по сходству с ранее открытыми работает плохо. Более того, даже если найдутся короткие похожие участки, то доказать, что это гомологи (родственные последовательности), а не случайные совпадения, тоже сложно. Протеомные методы вроде масс-спектрометрии в данном случае тоже не работают из-за отсутствия таких белков в базах данных. Между тем те белки, которые удалось обнаружить, обладают зачастую интригующими свойствами — например, помогают межклеточной коммуникации.

Новое исследование показало, что уже известные маленькие белки составляют лишь малую часть от реального числа. Используя комбинацию генетических данных из открытого доступа Хила Сберро (Hila Sberro) из Стенфорда и ее коллеги нашли и описали около четырех тысяч белковых семейств, большинство из которых оказались новыми и не имели родственников в имеющихся базах данных. В качестве ресурса они использовали 1773 человеческих метагенома из Human Microbiome Project. В них нашли абсолютно все потенциальные открытые рамки считывания, а затем применили последовательно ряд фильтров, чтобы оставить только нужные. Для начала их отфильтровали по длине так, чтобы транслируемый белок не превышал 50 аминокислот, а затем собрали в кластеры по сходству и убрали те, в которых было меньше восьми потенциальных белков. Это отсекло значительную часть случайных последовательностей, но после этого исследователи дополнительно прогнали оставшиеся последовательности через программу, которая умеет вычленять кодирующие последовательности из общей массы на основании эволюционных подписей, а заодно проверили последовательности на наличие сайта для посадки рибосомы, необходимого для трансляции белка. В результате такой фильтрации осталось всего 4539 кластера, каждый из которых отвечал за отдельное белковое семейство.

Большая часть найденных белковых семейств оказалась ранее неизвестной: при сравнении с базами данных всего для 190 семейств нашлись достаточно похожие последовательности в базе доменов, и примерно для четверти вообще нашлись аннотированные гомологи. Как уже говорилось выше, стандартные методы не заточены на выявление коротких белков, так что авторы предположили, что многие из них были пропущены при аннотации геномов и именно поэтому число найденных гомологов невелико. Чтобы это обойти это, они заново переаннотировали геномы в базе данных, сняв ограничение по размеру рамки считывания, а затем повторили поиск. Благодаря этому ходу они нашли гомологи еще для 27 процентов белковых семейств, но по-прежнему около половины белковых семейств осталась без привязки к уже известным генам.

Чтобы окончательно увериться в подлинности найденных генов, исследователи проверили, идет ли с них синтез белка. Для этого они использовали метатранскриптомные данные — по аналогии с обычными транскриптомами они содержат последовательности активных генов, но не для одного организма, а сразу для всех обитателей образца. Исследователи нашли в них гомологов для искомых генов и посмотрели синтезируется ли с них РНК. Оказалось, что активные гомологи составляют примерно 75 процентов от общего числа нашедшихся. Кроме того, для генов, принадлежащих бактерии Bacteroides thetaiotaomicron, удалось показать, что у 40 процентов найденных в нем гомологов идет не только синтез РНК, но и белка.

На следующем этапе исследователи попытались выяснить, что делают эти белки. Поскольку для большинства так и не нашлось гомологов с известными функциями, сделать это, распространив функцию уже известного родственника на искомый белок, было невозможно. Тем не менее, им удалось выделить из общей массы консервативные широко распространенные белки домашнего хозяйства, местоспецифичные белки, характерные, например, только для метагеномов ротовой полости или только кишечника, а заодно нашли один новый рибосомальный белок. Отдельно ученые выделили белковые семейства, в последовательностях которых нашелся траснмембранный домен или секреторная метка — знак того, что этот белок используется не внутри клетки, а снаружи. Таких оказалось около тридцати процентов и исследователи считают, что те участвуют во взаимодействии между клетками. Еще одна распространенная группа белков, которые удалось обнаружить благодаря специфическому строению последовательностей — белки-защитники бактерий от фагов.

Все это говорит о том, что важность коротких белков сильно недооценена. Из-за неудобства работы с ними и сложностей с определением стандартными методами они недопредставлены в базах данных, тогда как на самом деле их довольно много и они играют не последнюю роль в жизни клеток. Это удалось показать благодаря грамотной обработке метагеномных данных, в которых содержится информация о последовательностях ДНК не одного вида, а сразу многих — в идеале всех — которые были в образце, в том числе и не описанных ранее. Такое «богатство» метагеномных данных позволяет использовать их не только для поиска новых белков, но и для предсказания их трехмерных структур.
https://nplus1.ru

Ключевые слова:
Читайте также:

Чем могут быть опасны лекарства от простуды для человека с повышенным давлением

Человек с гипертонией, заболеваниями сердца и другими проблемами сердечно-сосудистой системы должен быть осторожен при выборе лекарств от простуды и гриппа, поскольку данные средства обладают способностью повышать артериальное давление.
Подробнее »»

Мертвое сердце впервые вернули к жизни

Обычно сердце сохраняется живым на протяжении 6 часов.
Подробнее »»

Назван полезный продукт, для профилактики ожирения

Регулярное употребление авокадо позволит избежать образования жира на боках и животе.
Подробнее »»

Медики определили красивые признаки опасных заболеваний

Некоторые красивые признаки должны насторожить
Подробнее »»

Королева застолья: как выбрать качественную красную икру

Под видом натуральной икры может прятаться подделка.
Подробнее »»

Читайте также:
07.12 - 16:55

Врачи рассказали, почему полезно ходить босиком

На стопе сотни нервных окончаний и биоактивных точек, которым редко уделяют внимание.
Подробнее »»

07.12 - 16:44

Названы самые полезные зимние фрукты

Вкусно и полезно.
Подробнее »»

07.12 - 15:42

Эти продукты стоит включить в зимний рацион

Они принесут массу пользу.
Подробнее »»

07.12 - 14:39

Названа эффективная диета для похудения и омоложения организма

Перед Новым годом многие хотят похудеть.
Подробнее »»

07.12 - 13:59

Ученые изобрели противозачаточное средство нового поколения: одна таблетка в месяц

Форма таблетки позволяет постепенно высвобождать гормоны через желудок.
Подробнее »»

07.12 - 13:32

Диетолог рассказала, как не навредить организму любовью к кофе

Кофе может приносить пользу.
Подробнее »»

07.12 - 12:53

Что может вызвать боль в пояснице и ногах?

Боли в пояснице и ногах являются общими симптомами, которые часто возникают в результате растяжений и деформаций или плохой осанки.
Подробнее »»

07.12 - 12:29

Доктор Комаровский опроверг пользу яичной скорлупы

Не стоит надеяться на ее чудотворные свойства.
Подробнее »»

07.12 - 11:27

Названы признаки хронического стресса, которые нельзя игнорировать

Это распространенная проблема.
Подробнее »»

07.12 - 10:24

Эти продукты вызывают вздутие живота

Об этом важно знать.
Подробнее »»

07.12 - 09:57

Как связаны крепкие зубы и здоровье сердца: объясняют ученые

Регулярная чистка зубов снижает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.
Подробнее »»

07.12 - 09:05

Львовские хирурги удалили 20-килограммовую опухоль

Подобные гигантские опухоли являются редкостью, а для Украины это уникальный случай.
Подробнее »»

07.12 - 08:52

Занятия ушу замедляют развитие старческого слабоумия

Регулярное выполнение комплекса упражнений системы тайцзицюань, или тайчи (один из видов ушу) благотворно влияет на состояние людей, страдающих деменцией.
Подробнее »»

07.12 - 05:51

Ледяные ноги: 10 способов наладить циркуляцию крови

Если даже в теплую погоду у вас мерзнут ноги и руки, значит пришло время «погонять» кровь.
Подробнее »»

07.12 - 04:49

Банановая кожура признана лучшим «убийцей» онкологии

Сырая кожура плотная, а потому назван рецепт коктейля и печенья на её основе.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...