محققان دانشگاه UT Southwestern با استفاده از هوش مصنوعی خانواده جدیدی از ژن‌ها را در باکتری‌های روده کشف کرده‌اند که با ساختار و احتمالاً عملکرد، اما نه توالی ژنتیکی به هم مرتبط هستند. این یافته‌ها که در PNAS منتشر شده است، روش جدیدی برای شناسایی نقش ژن‌ها در گونه‌های غیرمرتبط ارائه می‌کند و می‌تواند به راه‌های جدیدی برای مبارزه با عفونت‌های باکتریایی روده منجر شود.
دکتر اورت گفت “ما شباهت‌هایی را در این پروتئین‌ها برعکس روشی که معمولا انجام می‌شود شناسایی کردیم. “دکتر لیزا کینچ به جای استفاده از توالی، به دنبال مطابقت در ساختار آنها بود.
آزمایشگاه دکتر اورت مدت‌هاست که روی چگونگی ایجاد عفونت‌ها توسط باکتری‌های دریایی و پای رودی متمرکز بوده است. در سال ۲۰۱۶، دکتر اورت و همکارانش از بیوفیزیک برای توصیف ساختار دو پروتئین به نام‌های VtrA و VtrC استفاده کردند که در یک گونه باکتری به نام Vibrio parahaemolyticus کار می‌کنند. سپس او و تیمش ترکیب VtrA/VtrC را در V. parahaemolyticus کشف کردند که اغلب علت مسمومیت غذایی ناشی از صدف های آلوده است .
اگرچه VtrA در برخی از ویژگی‌های ساختاری با پروتئینی به نام ToxR که در یک باکتری مرتبط به نام Vibrio cholerae یافت می‌شود و عامل وبا است، مشترک است، مشخص نیست که آیا همولوگ VtrC در هر باکتری دیگری وجود دارد یا خیر.
دکتر کینچ گفت: «ما هرگز چیزی شبیه VtrC ندیده بودیم. اما، ما فکر کردیم، پروتئین های دیگری مانند آن باید وجود داشته باشند.»
پژوهشگران در این پروژه به نرم افزاری شده به نام AlphaFold روی آوردند. این برنامه هوش مصنوعی می‌تواند ساختار برخی از پروتئین‌ها را بر اساس توالی ژنتیکی که آنها را کدگذاری می‌کند، به دقت پیش‌بینی کند – اطلاعاتی که قبلاً فقط از طریق کار سخت در آزمایشگاه به دست می‌آمدند.
AlphaFold نشان داد که پروتئینی به نام ToxS در V. cholerae از نظر ساختار بسیار شبیه به VtrC است، حتی اگر این دو پروتئین هیچ بخش قابل تشخیصی از توالی ژنتیکی خود را به اشتراک نگذارند. هنگامی که پژوهشگران به دنبال پروتئین‌هایی با ویژگی‌های ساختاری مشابه در سایر موجودات گشتند، ساختار VtrC را در چندین گونه باکتری روده دیگر یافتند که عامل بیماری‌های انسانی بودند. از جمله این باکتری‌ها می‌توان به “یرسینیا پستیس“(Yersinia pestis) و “بورخولدریا پسومالئی“(Burkholderia pseudomallei) اشاره کرد.
دکتر اورت گفت که این شباهت‌های ساختاری در نهایت می‌تواند منجر به تولید داروها شود که شرایط ناشی از ارگانیسم‌های عفونی مختلف را که بر استراتژی‌های بیماری‌زای مشابه متکی هستند، درمان می‌کنند.
دکتر اورت گفت “ما شباهت‌هایی را در این پروتئین‌ها برعکس روشی که معمولا انجام می‌شود شناسایی کردیم. “دکتر لیزا کینچ به جای استفاده از توالی، به دنبال مطابقت در ساختار آنها بود.
آزمایشگاه دکتر اورت مدت‌هاست که روی چگونگی ایجاد عفونت‌ها توسط باکتری‌های دریایی و پای رودی متمرکز بوده است. در سال ۲۰۱۶، دکتر اورت و همکارانش از بیوفیزیک برای توصیف ساختار دو پروتئین به نام‌های VtrA و VtrC استفاده کردند که در یک گونه باکتری به نام Vibrio parahaemolyticus کار می‌کنند. سپس او و تیمش ترکیب VtrA/VtrC را در V. parahaemolyticus کشف کردند که اغلب علت مسمومیت غذایی ناشی از صدف های آلوده است .
اگرچه VtrA در برخی از ویژگی‌های ساختاری با پروتئینی به نام ToxR که در یک باکتری مرتبط به نام Vibrio cholerae یافت می‌شود و عامل وبا است، مشترک است، مشخص نیست که آیا همولوگ VtrC در هر باکتری دیگری وجود دارد یا خیر.
دکتر کینچ گفت: «ما هرگز چیزی شبیه VtrC ندیده بودیم. اما، ما فکر کردیم، پروتئین های دیگری مانند آن باید وجود داشته باشند.»
پژوهشگران در این پروژه به نرم افزاری شده به نام AlphaFold روی آوردند. این برنامه هوش مصنوعی می‌تواند ساختار برخی از پروتئین‌ها را بر اساس توالی ژنتیکی که آنها را کدگذاری می‌کند، به دقت پیش‌بینی کند – اطلاعاتی که قبلاً فقط از طریق کار سخت در آزمایشگاه به دست می‌آمدند.
AlphaFold نشان داد که پروتئینی به نام ToxS در V. cholerae از نظر ساختار بسیار شبیه به VtrC است، حتی اگر این دو پروتئین هیچ بخش قابل تشخیصی از توالی ژنتیکی خود را به اشتراک نگذارند. هنگامی که پژوهشگران به دنبال پروتئین‌هایی با ویژگی‌های ساختاری مشابه در سایر موجودات گشتند، ساختار VtrC را در چندین گونه باکتری روده دیگر یافتند که عامل بیماری‌های انسانی بودند. از جمله این باکتری‌ها می‌توان به “یرسینیا پستیس“(Yersinia pestis) و “بورخولدریا پسومالئی“(Burkholderia pseudomallei) اشاره کرد.
دکتر اورت گفت که این شباهت‌های ساختاری در نهایت می‌تواند منجر به تولید داروها شود که شرایط ناشی از ارگانیسم‌های عفونی مختلف را که بر استراتژی‌های بیماری‌زای مشابه متکی هستند، درمان می‌کنند.
کد خبر ۲۰۱۰۱۰۴۱۴.۱۵۱
