Ученые из СПбГУ и Университета Монпелье разработали первую программу, позволяющую прогнозировать пары белков в амилоидных фибриллах, способных к коагрегации, то есть процессу, посредством которого белки прикрепляются друг к другу. Их исследования показали точность более 94%. Работа опубликована в Журнале молекулярной биологии.
Амилоиды представляют собой белковые агрегаты , которые связаны с рядом тяжелых и неизлечимых заболеваний, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, и это лишь некоторые из них. Тем не менее, наличие амилоида не всегда является патологией; многие из них играют функциональную, «полезную» роль в клетках. По словам ученых, агрегацию в амилоидные фибриллы могут вызвать изменения в структуре белка . Однако за последние несколько лет накоплен значительный объем данных о коагрегации различных амилоидобразующих белков.
Команда генетиков и биотехнологов из СПбГУ и Университета Монпелье (Франция) первой в мире предложила биоинформатический подход AmyloComp для идентификации пар белков, способных к коагрегации, то есть связыванию друг с другом. Программное обеспечение написано на языке программирования Python и доступно в виде онлайн-приложения.
«Амилоид выглядит как фибриллы. Они образуют своего рода «стопку» из множества молекул, расположенных поперек волокна. Традиционно амилоидные фибриллы состоят из множества копий одного и того же белка. В этом случае они гомогенны и имеют одинаковую структуру. Однако то, что мы пытаемся найти, — это коагрегация разных белков в общей фибрилле, то есть укладка разных белков внутри одной амилоидной фибриллы», — рассказал Станислав Бондарев, соавтор исследования, доцент кафедры генетики и генетики. Биотехнология в СПбГУ.
По словам Станислава Бондарева, разработанное учеными университета программное обеспечение AmyloComp демонстрирует точность более 94% на модельном наборе данных, а также надежно классифицирует известные положительные и отрицательные примеры коагрегации белков. Таким образом, коагрегация белков может играть различные биологические роли в организме.
С одной стороны, гипотеза «амилоидного каскада» была выдвинута достаточно давно. Гипотеза предполагает, что патологические агрегаты амилоида могут запускать агрегацию других белков. С другой стороны, некоторые важные биологические процессы требуют совместной агрегации различных амилоидобразующих белков. Среди известных примеров коагрегации – человеческие белки RIPK1 и RIPK3. Эта коагрегация является частью сигнального каскада, запускающего противовирусный ответ. Программное обеспечение AmyloComp может идентифицировать подобные примеры в масштабе протеома.
Биоинформатический инструмент уникален. Другие биоинформационные подходы не моделируют коагрегацию двух амилоидных белков. Метод, разработанный учеными СПбГУ, основан на сравнении аминокислотной последовательности двух белков и учитывает возможность укладки разных белков в пределах одной амилоидной фибриллы. Такой подход позволяет идентифицировать различные последовательности, образующие единую структуру.
