Создана первая в мире программа по поиску амилоидов, включающих разные белки
Ученые Санкт-Петербургского университета и Университета Монпелье разработали первую программу по поиску пар белков амилоидов, способных к коагрегации, то есть связке друг с другом. Исследования показали точность более 94%. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в Journal of Molecular Biology.
Амилоиды — это белковые агрегаты, которые являются причиной ряда тяжелых и зачастую неизлечимых заболеваний, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона и других. Но далеко не все подобные вещества являются патогенными, многие из них выполняют важные функции в клетках. Как отмечают ученые, формирование амилоидов в первую очередь связано с изменением структуры белка в организме. Однако в последнее время в науке встречается все больше случаев, когда в состав агрегатов входят сразу несколько разных элементов.
Коллектив генетиков и биотехнологов Санкт-Петербургского университета в соавторстве с исследователями из Университета Монпелье (Франция) впервые в мире предложил биоинформатический подход, названный AmyloComp, который позволяет проводить поиск пар белков, способных к коагрегации — связке друг с другом. Метод реализован на языке программирования Python и доступен в виде онлайн-приложения.
«Амилоиды по форме напоминают нити. В их составе образуется своеобразная „стопка“ из множества молекул, расположенных поперек волокна. Когда в агрегате присутствует только один белок, слои полностью идентичны по структуре. Мы же пытаемся найти такие последовательности в разных белках, которые бы могли формировать подобные „стопки“, но при этом отличались по последовательности», — рассказал один из авторов исследования, доцент СПбГУ (кафедра генетики и биотехнологии) Станислав Бондарев.
По его словам, разработанная учеными Университета программа AmyloComp демонстрирует точность более 94% на модельном наборе данных, а также достоверно классифицирует известные положительные и отрицательные примеры коагрегации белков. Так, коагрегация белков может играть различные биологические роли в организме.
С одной стороны, довольно давно предложена гипотеза «амилоидного каскада», согласно которой патологические амилоидные агрегаты могут провоцировать агрегацию других белков. С другой стороны, некоторые важные биологические процессы требуют формирования агрегатов из разных белков. Одним из ярких примеров является пара белков человека, RIPK1 и RIPK3. Их коагрегация является частью сигнального каскада при запуске противовирусного ответа. Программа AmyloComp позволяет вести поиск подобных примеров в масштабах протеома.
Уникальность созданной исследователями СПбГУ программы состоит в том, что другие подходы, существующие в современной биоинформатике, не позволяют моделировать коагрегацию двух амилоидных белков. Метод исследователей СПбГУ основан на сравнении аминокислотной последовательности двух белков и при этом учитывает возможность их пространственной укладки в составе единого агрегата. Такой подход позволяет искать различные последовательности, которые формируют единую структуру.
Текст: пресс-служба СПбГУ
Bondarev, S. A., Uspenskaya, M. v., Leclercq, J., Falgarone, T., Zhouravleva, G. A., & Kajava, A. v. (2024). AmyloComp: A Bioinformatic Tool for Prediction of Amyloid Co-aggregation. Journal of Molecular Biology, 168437. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2024.168437