![]() |
Трехмерная форма белка может быть использована для выявления глубоких и древних эволюционных связей на древе жизни. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications. Впервые исследователи используют данные о форме белков и объединяют их с данными о геномных последовательностях, чтобы повысить надежность эволюционных деревьев — важнейшего ресурса, используемого научным сообществом для понимания истории жизни, мониторинга распространения патогенов или создания новых методов лечения заболеваний. Важно, что этот подход работает даже с предсказанными структурами белков, которые никогда не были экспериментально определены. Это повлияет на огромный объем структурных данных, генерируемых такими инструментами, как AlphaFold 2, и поможет открыть новые окна в древнюю историю жизни на Земле. В мире существует 210 тысяч экспериментально определенных структур белков, но при этом известно 250 миллионов белковых последовательностей. Такие инициативы, как проект EarthBioGenome, в ближайшие несколько лет позволят получить еще миллиарды белковых последовательностей. Обилие данных открывает возможности для применения этого подхода в беспрецедентных масштабах. На протяжении многих десятилетий биологи занимались реконструкцией эволюции, прослеживая, как виды и гены расходятся от общих предков. Эти филогенетические или эволюционные деревья традиционно строятся путем сравнения последовательностей ДНК или белков и подсчета сходств и различий, чтобы сделать вывод о родстве. Однако исследователи сталкиваются с серьезным препятствием — проблемой, известной как перенасыщение. За огромное количество времени геномные последовательности могут измениться настолько, что перестанут напоминать своих предков, стирая сигналы об общем наследии.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа обратилась к физическим структурам белков. Белки складываются в сложные формы, которые определяют функции клетки. Эти формы более консервативны в ходе эволюции, чем сами последовательности, то есть они меняются медленнее и дольше сохраняют особенности предков. Форма белка определяется его аминокислотной последовательностью. Хотя последовательности могут мутировать, общая структура часто остается схожей, чтобы сохранить функцию. Исследователи предположили, что они могут определить, насколько сильно расходятся структуры со временем, измеряя расстояние между парами аминокислот в белке, также известное как внутримолекулярные расстояния (IMD). В ходе исследования был собран массивный набор данных белков с известной структурой, охватывающий широкий спектр видов. Они рассчитали IMD для каждого белка и использовали эти измерения для построения филогенетических деревьев. Оказалось, что деревья, построенные на основе структурных данных, близко совпадают с деревьями, полученными на основе генетических последовательностей, но с важным преимуществом: структурные деревья меньше страдают от насыщения. Это означает, что они сохраняли надежные сигналы даже при значительном расхождении генетических последовательностей. Понимая, что и последовательности, и структуры дают ценные сведения, команда разработала комбинированный подход, который не только повысил надежность ветвей дерева, но и помог отличить правильные связи от неправильных.
Одним из практических примеров, когда комбинированный подход может оказать значительное влияние, является понимание взаимосвязей между киназами в геноме человека. Киназы — это белки, участвующие во множестве различных важных клеточных функций.
Человеческие киназы возникли в результате дупликаций, происходивших на протяжении последнего миллиарда лет.
Такая огромная временная шкала делает невероятно сложным построение точных генных деревьев, показывающих, как все эти киназы связаны между собой.
Потенциальное применение этой работы выходит за рамки рака. Использование этого подхода для создания более точных эволюционных деревьев может также улучшить наше понимание того, как развиваются болезни в целом, что поможет в разработке вакцин и методов лечения. Они также могут пролить свет на происхождение сложных признаков, помочь в открытии новых ферментов для биотехнологий и даже отследить распространение видов в ответ на изменение климата. Ранее ученые выяснили, как белки связаны с делением клеток. Фото: нейросеть 15.01.2025 |
Здоровье
![]() | |
Генетические ножницы CRISPR: новый шаг к лечению синдрома Дауна | |
Ученые исследуют, как с помощью реда... |
![]() | |
Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии | |
Ученые из Санкт-Петербургского государств... |
![]() | |
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком | |
Иммунная система у людей с раком час... |
![]() | |
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ | |
Некоторые люди, проснувшись, отлично помнят св... |
![]() | |
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга | |
В журнале Brain Medicine вышел большой обзор п... |
![]() | |
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов | |
Когда вы смываете воду в унитазе, в&... |
![]() | |
Мозг и микросхемы: нижегородские ученые учат электронику бороться с эпилепсией | |
Ученые из Нижегородского государственного... |
![]() | |
Электричество против воспаления: ученые упростили лечение мочекаменной болезни | |
Ученые из Пензенского государственного ун... |
![]() | |
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак | |
Тысячи мелких изменений в ДНК челове... |
![]() | |
Аист прилетел: Сеченовский центр материнства отремонтировали для новых жизней | |
Министр здравоохранения России Михаил Мурашко ... |
![]() | |
CD: Раскрытые тайны хроматина помогут понять, что происходит в мозге с возрастом | |
Одноклеточные 3D-методы изучения генома помогл... |
![]() | |
Токсин улитки-конуса помог ученым открыть новый способ поиска целей для молекул | |
Ученые, создавая новые молекулы для сельс... |
![]() | |
Ученые взламывают код вирусов: новый подход к созданию лекарств | |
Вирусы, такие как COVID-19 или ВИЧ,&... |
![]() | |
Найден новый ключ к разгадке болезней Паркинсона и Альцгеймера | |
При болезнях Паркинсона и Альцгеймера бел... |
![]() | |
FCDB: Ученые открыли секрет молодости мышечной ткани | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
![]() | |
Вакцины на последнюю милю: как преодолеть барьеры бедных стран | |
Вакцинация — это один из ... |
![]() | |
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом | |
Исследователи из Института мозга и Ш... |
![]() | |
Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков | |
Недавнее исследование показало, что возра... |
![]() | |
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет | |
Мы надеемся, что в больнице нас ... |
![]() | |
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель | |
Ученые создали новое вещество на основе к... |
![]() | |
Диабет и бактерии: как сахар в крови делает антибиотики бесполезными | |
Устойчивость к антибиотикам — ... |
![]() | |
ИВЛ нового поколения: как наука и бизнес создают технологии для спасения жизни | |
В Первом МГМУ начали работать над улучшен... |
![]() | |
Легкие стареют, яичники молодеют: что ДНК рассказала о нашем возрасте | |
Новое исследование, опубликованное в журн... |
![]() | |
1,5 миллиарда лет эволюции: выяснилось, как работает минорная сплайсосома | |
В наших клетках только малая часть генетическо... |
![]() | |
Свет и тени мозга: ученые нашли новый способ диагностики эпилепсии | |
Ученые обнаружили, что пациенты с эп... |
![]() | |
Клетки, которые лечат: в России начали печатать ткани для восстановления органов | |
Ректор Сеченовского Университета, академик РАН... |
![]() | |
Опиоиды в «неотложке»: помощь или начало зависимости | |
Новое исследование показало, что выписка ... |
![]() | |
Ферменты против похмелья: как новый сенсор изменит медицину и не только | |
Доцент Московского Политеха Егор Мусин разраба... |
![]() | |
Молодые ученые против COVID-19 и хронических ран: как открытия изменят медицину | |
В Москве наградили ученых, чьи исследован... |
![]() | |
Иммунитет в деталях: как физика биоматериалов меняет лечение рака | |
Исследователи из Института биомедицинских... |