La secuenciación de un genoma se está volviendo más barata, pero dar sentido a los datos resultantes sigue siendo difícil. Los investigadores ahora han encontrado una nueva forma de extraer información útil del ADN secuenciado.
Al catalogar firmas evolutivas sutiles compartidas entre pares de genes en bacterias, el equipo pudo descubrir cientos de interacciones proteicas previamente desconocidas. Este método ahora se está aplicando al genoma humano y podría producir nuevas ideas sobre cómo interactúan las proteínas humanas.
El proyecto es una colaboración entre científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington y la Universidad de Harvard. Su informe aparece en la edición del 11 de julio de ciencia .
"Las interacciones proteína-proteína son fundamentales para la función biológica. Es notable que ahora se puedan predecir en masa utilizando las grandes cantidades de datos de secuencia genómica que se han generado en los últimos años", dijo el autor principal David Baker, profesor de bioquímica enla Facultad de medicina de la Universidad de Washington.
Las células están repletas de proteínas, muchas de las cuales deben interactuar físicamente para funcionar. Esto puede significar unirse para copiar el ADN o formar fibras largas como las que se encuentran en el músculo. Sin embargo, en muchos casos, los científicos aún no saben quélas proteínas interactúan. Descubrir nuevas parejas puede ser lento, laborioso y costoso.
Buscando una mejor manera, un equipo de cuatro biólogos computacionales estudió un fenómeno llamado coevolución, en el que los cambios en un gen están asociados con cambios en otro. Esto puede indicar que dos genes están vinculados de alguna manera importante.
Por ejemplo, si un gen muta para producir una proteína con una forma alterada, un segundo puede evolucionar para producir una proteína con una forma complementaria a la primera, preservando así la capacidad de las dos proteínas para interactuar.
En los últimos años, los investigadores han encontrado evidencia de algunas de estas interacciones moleculares sutiles en el ADN de un organismo.
"La coevolución ha sido útil para comprender cómo interactúan proteínas específicas, pero ahora podemos usarla como una herramienta para el descubrimiento", dijo el autor principal Qian Cong, investigador postdoctoral en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington.
El equipo de investigación comparó más de 4,000 genes de E. coli con secuencias de ADN de más de 40,000 otros genomas bacterianos. Esta gran reserva de información genética permitió a los investigadores utilizar un modelo estadístico a medida para evaluar la coevolución entre cada E. coligene.
Después de varias rondas de análisis, se encontró que 1,618 pares tenían la evidencia más fuerte de coevolución. Al comparar sus resultados con un pequeño conjunto de interacciones proteína-proteína ya caracterizadas, los investigadores lograron una precisión considerablemente mayor que los métodos de detección experimentales anteriores.
Entre las interacciones recientemente descubiertas se encuentran algunas que sugieren nuevas perspectivas biológicas. Una de ellas, una interacción entre una toxina proteica y su antitoxina, puede ayudar a explicar, los investigadores especulan, por qué algunas E. coli dominan su nicho microbiano. OtraEl nuevo emparejamiento sugiere que una proteína llamada PstB, que se sabe que desempeña un papel en el metabolismo, también puede ayudar a coordinar la síntesis de proteínas y el transporte de minerales.
"Es raro en biología que una herramienta de software haga predicciones que sean lo suficientemente prometedoras para probar, pero eso es exactamente lo que está sucediendo aquí", dijo Cong. Hay literalmente cientos de experimentos de seguimiento que podrían realizarse en laboratorios cercanosel mundo."
El equipo también rastreó el genoma de Mycobacterium tuberculosis, una bacteria de la enfermedad relacionada de forma distante con E. coli. Identificaron 911 interacciones proteína-proteína con alta confianza. El 95 por ciento de ellas nunca se habían descrito previamente. Setenta involucran proteínas que pueden contribuir aLos investigadores informan sobre la virulencia de M. tuberculosis. Estos hallazgos pueden abrir nuevas rutas para desarrollar fármacos contra el patógeno mortal.
"Vamos a aplicar esta herramienta a más patógenos y al genoma humano", dice Cong. "Nuestro éxito dependerá de cuánto trabajo hagan otros científicos para anotar qué partes del genoma son genes y qué partes son algo más"."
Cong es becario de innovación de la Washington Research Foundation. Esta investigación utilizó recursos del Centro de Computación Científica de la Investigación Nacional de Energía.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de la Salud de Washington / Medicina de la Universidad de Washington . Original escrito por Ian Haydon. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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