Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un recurso computacional que proporciona una vista 3D de genes, proteínas y metabolitos involucrados en el metabolismo humano. Los investigadores utilizaron la herramienta para mapear mutaciones relacionadas con enfermedades en proteínas y también probaron cómo los genes y las proteínas cambian en respuestaa ciertos medicamentos. El trabajo proporciona una mejor comprensión de las mutaciones que causan enfermedades y podría permitir a los investigadores descubrir nuevos usos para los tratamientos farmacológicos existentes.
Los hallazgos fueron publicados recientemente en Biotecnología de la naturaleza . El trabajo fue dirigido por el grupo de investigación de Bernhard Palsson, Profesor Galletti de Bioingeniería en la Universidad de California en San Diego, en colaboración con colegas de la Universidad de Luxemburgo, la Universidad Técnica de Dinamarca y otras instituciones de todo el mundo.
La herramienta, llamada Recon3D, es la reconstrucción de la red metabólica humana más completa hasta la fecha. Integra 3.288 marcos de lectura abiertos, que son tramos de ADN y ARN que contienen genes productores de proteínas; 13.542 reacciones metabólicas; y las estructuras 3D de 4.140metabolitos y 12.890 proteínas. Recon3D está disponible en línea a través de dos bases de datos: BiGG Models y la base de datos Virtual Metabolic Human. Recon3D también está integrado en el Protein Data Bank, que ahora permite a los usuarios visualizar estructuras 3D de proteínas en el contexto de sus redes metabólicas.
"Este es el primer recurso para vincular todos estos diferentes tipos de datos en un solo lugar y ha demostrado ser una herramienta muy valiosa para analizar datos de secuencia", dijo Elizabeth Brunk, investigadora postdoctoral en la Universidad de California en San Diego y primera autora delestudiar.
Muchos enfoques para analizar los datos de secuenciación a menudo implican tratar el código de ADN como una secuencia lineal, pero eso no cuenta toda la historia, explicó Brunk. Esto se debe a que las proteínas que producen las secuencias de ADN existen naturalmente como estructuras 3D con bobinas, giros y pliegues- no son lineales ". Entonces, si estás estudiando mutaciones y las miras como puntos aislados en una línea, puede parecer que no tienen ninguna asociación entre sí. Pero en el estado plegado nativo de la proteína, esas mutaciones podríanen realidad terminan estando juntos ", dijo Brunk.
Los investigadores usaron Recon3D para mapear mutaciones genéticas llamadas polimorfismos de un solo nucleótido SNP, que son causadas por una variación de una sola base de nucleótidos A, C, G o T en la secuencia de ADN. En este estudio, los investigadores se centraron en los SNPque están asociados con enfermedades como el cáncer. Los investigadores ubicaron donde estas mutaciones ocurren en las proteínas y encontraron que muchas de ellas ocupan las mismas regiones, que llamaron "puntos críticos de mutación". Utilizando Recon3D, los investigadores descubrieron que otras mutaciones dañinas eran significativamente más propensas a la vecindad.mutaciones que también fueron dañinas.
Los investigadores también utilizaron Recon3D para estudiar cómo cambian los genes, las proteínas y las reacciones metabólicas en respuesta a diversos tratamientos farmacológicos. Para su sorpresa, los investigadores descubrieron que los fármacos con estructuras moleculares muy diferentes producían respuestas metabólicas similares. Los desarrolladores de fármacos podrían usar esta herramienta para explorarBrunk anotó que si ciertos medicamentos pueden reutilizarse para tratar otras enfermedades para las que no se desarrollaron originalmente.
"Es maravilloso ver cómo este grupo internacional de investigadores se unió para generar Recon3D, que representa el 17 por ciento de los genes funcionalmente anotados en el genoma humano", dijo Palsson. "Dada la implicación del metabolismo en la mayoría de las enfermedades importantes cáncer, sistema nervioso, diabetes, etc. y bienestar, es probable que Recon3D ayude a abrir nuevos caminos en la investigación metabólica humana ".
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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