Искусственный интеллект обнаружил новое семейство генов у кишечных бактерий

Используя искусственный интеллект, исследователи UT Southwestern обнаружили новое семейство сенсорных генов у кишечных бактерий, которые связаны со структурой и, возможно, функцией, но не с генетической последовательностью. Результаты опубликованы в ПНАСпредлагает новый способ определения роли генов у неродственных видов и может привести к новым способам борьбы с кишечными бактериальными инфекциями.

Мы выявили сходство в этих белках, в отличие от того, как это обычно делается. Вместо секвенирования Лиза искала совпадения в своем скелете». Ким Орт, доктор философиипрофессор молекулярной биологии и биохимии, которая руководила исследованием вместе с Лизой Кинч, доктором философии, специалистом по биоинформатике на кафедре молекулярной биологии.

Доктор Орт лаборатория Он давно занимается изучением того, как морские и нижележащие бактерии вызывают инфекции. В 2016 году доктор Орт и ее коллеги использовали биофизику, чтобы охарактеризовать структуру двух белков, называемых комплексом VtrA и VtrC, которые действуют совместно в бактериальном виде, известном как VtrA. Вибраион Парамолетикос. Затем она и ее команда обнаружили комплекс VtrA/VtrC в В. паргемолитический — который часто является причиной пищевого отравления зараженными моллюсками — чувствует желчь с поверхности бактериальной клетки, посылая сигнал, чтобы запустить химическую цепь, которая подталкивает микроб к проникновению в клетки кишечника человека-хозяина.

Хотя VtrA имеет некоторые общие структурные особенности с белком ToxR, обнаруженным в родственных бактериях, называемых холерный вибрион который вызывает холеру, было неясно, присутствует ли гомолог VtrC также в этой или каких-либо других бактериях.

«Мы не видели ничего подобного VtrC», — сказал доктор Кинч. «Но мы думали, что другие белки, подобные этому, должны быть там».

Не имея каких-либо известных генов с последовательностями, аналогичными VtrC, исследователи обратились к программе, выпущенной всего два года назад, под названием AlphaFold. Эта программа ИИ может точно предсказать структуру определенных белков на основе генетической последовательности, которая их кодирует — информация, ранее полученная только в результате тяжелой работы в лаборатории.

AlphaFold показал, что белок под названием ToxS присутствует в холерный вибрион Он очень похож на VtrC с точки зрения структуры, хотя эти два белка не имеют общих узнаваемых частей своих генетических последовательностей. Когда исследователи искали белки с похожими структурными особенностями в других организмах, они обнаружили гомологи VtrC во многих других типах кишечных бактерий, ответственных за болезни человека, в том числе Иерсиния чумная (вызывает бубонную чуму) и Burkholderia pseudomallei (вызывает тропическую инфекцию, называемую хламидийной болезнью). Каждый из этих гомологов VtrC, по-видимому, функционирует совместно с белками, структурно сходными с VtrA, указывая на то, что их роли могут быть сходными с таковыми у VtrA. В. паргемолитический.

Доктор Орт сказал, что это структурное сходство может в конечном итоге привести к лекарствам, которые лечат состояния, вызванные различными инфекционными организмами, основанными на сходных патогенных стратегиях.

Доктор.. Орт является исследователем Медицинского института Говарда Хьюза, заведующим кафедрой биомедицинских наук им. Эрла А. Форсайта и доктором биомедицинских исследований У. В. Каррутом-младшим. Как член Национальной академии наук с 2020 года, это ее редакционная статья о ПНАС.

Ссылка: Кинч Л., Конг К., Джайшанкар и др. Сокомпонентные системы передачи сигналов: быстро развивающиеся кассеты, регулирующие вирулентность, обнаруженные в кишечных бактериях. Труды Национальной академии наук. 2022 г.; 119 (24): e2203176119. Дуй: 10.1073/пнас.2203176119.

Эта статья была переиздана со следующего Материалы. Примечание: статья могла быть изменена по длине и содержанию. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с указанным источником.