A bélbaktériumok új géncsaládját deríti fel a mesterséges intelligencia
A PNAS című szakfolyóiratban közzétett eredmények új módot kínálnak a gének szerepének azonosítására nem rokon fajokban, és úttörő megoldást jelenthetnek a bélrendszeri baktériumfertőzések elleni küzdelemben.
"A szokásos eljáráshoz képest fordítva azonosítottunk hasonlóságokat ezekben a fehérjékben. A szekvencia helyett Lisa a szerkezetükben kereste az egyezéseket" - mondta Dr. Kim Orth, a Molekuláris Biológia és Biokémia professzora, aki a tanulmányt Dr. Lisa Kinch-csel, a Molekuláris Biológia Tanszék bioinformatikai specialistájával közösen vezette.
Dr. Orth laboratóriuma régóta foglalkozik azzal, hogy tanulmányozza, hogyan okoznak fertőzéseket a tengeri és torkolati baktériumok. 2016-ban Dr. Orth és kollégái biofizikai módszerekkel jellemezték a Vibrio parahaemolyticus nevű baktériumfajban együttesen működő két fehérje, a VtrA és VtrC komplex szerkezetét. Csapatával ezután felfedezte, hogy a VtrA/VtrC komplex a V. parahaemolyticusban - amely gyakran okozója a szennyezett kagylókból származó ételmérgezéseknek - érzékeli az epét a baktériumsejtek felszínéről, és jelet küld egy kémiai kaszkád elindítására. Mindez arra készteti ezt a mikrobát, hogy betörjön emberi gazdaszervezete bélsejtjeibe.
A génkutatás új területeit nyitotta meg a mesterséges intelligencia
Bár a VtrA rendelkezik bizonyos szerkezeti jellemzői jelen vannak a ToxR nevű fehérjében, amely a kolerát okozó Vibrio cholerae nevű rokon baktériumban található, de nem volt világos, hogy létezik-e homológja a VtrC-nek ebben vagy bármely más baktériumban.
"Soha nem láttunk olyasmit, mint a VtrC, de úgy gondoltuk, hogy más hasonló fehérjéknek is léteznie kell" - magyarázta Dr. Kinch.
A VtrC-hez hasonló szekvenciaazonosságú ismert gének hiányában a kutatók az alig két éve megjelent AlphaFold nevű szoftverhez fordultak. Ez a mesterséges intelligencia program képes pontosan megjósolni egyes fehérjék szerkezetét az őket kódoló genetikai szekvencia alapján, azaz olyan információkat, amelyeket korábban csak fáradságos laboratóriumi munkával lehetett kinyerni.
Az AlphaFold kimutatta, hogy a V. cholerae ToxS nevű fehérjéje nagyon hasonló szerkezetű a VtrC-hez, annak ellenére, hogy a két fehérje genetikai szekvenciájának egyetlen felismerhető része sem volt közös. Amikor a kutatók más szervezetekben kerestek azonos vagy közel azonos szerkezeti jellemzőkkel rendelkező fehérjéket, a VtrC homológjait találták több más, emberi betegségekért felelős bélbaktériumfajban, köztük a Yersinia pestisben (amely a bubópestist okozza) és a Burkholderia pseudomalleiben (mely a melioidózis nevű trópusi fertőzésért felelős). Úgy tűnik tehát, hogy e VtrC homológok mindegyike a VtrA-hoz szerkezetileg hasonló fehérjékkel működik együtt, ami arra utal, hogy szerepük ugyanaz lehet, mint a V. parahaemolyticusban.
Dr. Orth szerint ezek a szerkezeti hasonlóságok végül új gyógyszerek kifejlesztéséhez vezethetnek, melyekkel olyan fertőző organizmusok által okozott betegségeket lehet kezelni, amik hasonló patogén stratégiákra támaszkodnak.
V.V.
