DNA中的模式揭示了数百种未知的蛋白质配对

对基因组进行测序变得越来越便宜，但是对结果数据的理解仍然很难。研究人员现在已经找到了一种从测序DNA中提取有用信息的新方法。

通过对细菌中基因对之间共享的细微进化特征进行编目，该团队能够发现数百种以前未知的蛋白质相互作用。该方法现在应用于人类基因组，并可以产生关于人类蛋白质如何相互作用的新见解。

该项目是华盛顿大学医学院和哈佛大学科学家之间的合作。他们的报告发表在7月11日的“ 科学”杂志上。

“蛋白质 - 蛋白质相互作用是生物功能的基础。现在可以使用近年来产生的大量基因组序列数据来预测它们，这是非常了不起的，”资深作者，大学生物化学教授David Baker说。华盛顿医学院。

细胞充满蛋白质，其中许多蛋白质必须物理相互作用才能发挥作用。这可能意味着聚集在一起复制DNA或形成像肌肉中那样的长纤维。然而，在许多情况下，科学家们仍然不知道哪些蛋白质会相互作用。发现新的配对可能是缓慢，费力和昂贵的。

寻找更好的方法，由四位计算生物学家组成的团队研究了一种称为共同进化的现象，其中一种基因的变化与另一种基因的变化相关。这可以表明两个基因以某种重要方式相连。

例如，如果一个基因突变以产生具有改变形状的蛋白质，则第二个基因可以进化以产生具有与第一个蛋白质互补的形状的蛋白质，从而保持两个蛋白质相互作用的能力。

近年来，研究人员在生物体的DNA中发现了一些微妙的分子相互作用的证据。

“共同进化对于了解特定蛋白质如何相互作用非常有用，但我们现在可以将其用作发现工具，”首席作家钱聪说，他是华盛顿大学医学院的博士后研究员。

该研究小组将来自大肠杆菌的4,000多个基因与来自40,000多个其他细菌基因组的DNA序列进行了比较。这种大量遗传信息库存使研究人员能够使用定制的统计模型来评估每种大肠杆菌基因之间的共同进化。

经过几轮分析，发现1,618对具有共同进化的最强证据。通过将它们的结果与一小组已经表征的蛋白质 - 蛋白质相互作用进行比较，研究人员获得了比以前的实验筛选方法更高的准确性

在新发现的相互作用中，有一些暗示了新的生物学见解。其中之一，蛋白质毒素与其抗毒素之间的相互作用，可能有助于解释，研究人员推测，为什么一些大肠杆菌占据其微生物生态位。另一项新发现的配对表明，一种名为PstB的蛋白质，已知在新陈代谢中发挥作用，也可能有助于协调蛋白质合成和矿物质运输。

“在生物学中很少有软件工具能够做出足以进行测试的预测，但这正是这里发生的事情，”Cong说。在世界各地的实验室中，可以进行数百次后续实验。“

该团队还搜索了结核分枝杆菌的基因组，这是一种与大肠杆菌有关的疾病细菌。他们高度自信地鉴定了911蛋白质 - 蛋白质相互作用。其中95%以前从未被描述过。研究人员报告说，70种蛋白质可能导致结核分枝杆菌的毒力。这些发现可能为开发针对致命病原体的药物开辟了新途径。

“我们将把这个工具应用于更多的病原体和人类基因组，”丛说。“我们的成功将取决于其他科学家在注释基因组的哪些部分是基因以及哪些部分是其他部分时所做的工作。”