Pembelajaran mendalam mengungkapkan bagaimana protein berinteraksi
Uncategorized

Pembelajaran mendalam mengungkapkan bagaimana protein berinteraksi

Pendekatan berusaha untuk memperluas pemahaman tentang aktivitas biokimia umum untuk semua hewan, tumbuhan dan jamur.

Ilmuwan sekarang menggabungkan kemajuan terbaru dalam analisis evolusioner dan pembelajaran mendalam untuk membangun model tiga dimensi tentang bagaimana sebagian besar protein dalam eukariota berinteraksi. (Eukariota adalah organisme yang sel-selnya memiliki nukleus yang terikat membran untuk menyimpan materi genetik.)

Upaya penelitian memiliki implikasi untuk memahami proses biokimia yang umum untuk semua hewan, tumbuhan, dan jamur. Pekerjaan akses terbuka muncul di Sains.

Pembelajaran mendalam mengungkapkan bagaimana protein berinteraksi

Pemodelan struktural terkomputasi 3D dari interaksi protein dimungkinkan oleh pembelajaran deeo dan analisis evolusi. Kredit gambar: Ian Haydon, Institut Kedokteran UW untuk Desain Protein

Sebagai bagian dari kolaborasi multi-institusi, lab David Baker di UW Medicine Institute for Protein Design membantu memandu perkembangan baru ini.

“Untuk benar-benar memahami kondisi seluler yang menimbulkan kesehatan dan penyakit, penting untuk mengetahui bagaimana protein yang berbeda dalam sel bekerja sama,” kata Baker. “Dalam makalah ini, kami memberikan informasi terperinci tentang interaksi protein untuk hampir setiap proses inti dalam sel eukariotik. Ini termasuk lebih dari seratus interaksi yang belum pernah terlihat sebelumnya.”

Protein, pekerja keras semua sel, jarang bekerja sendiri. Protein yang berbeda seringkali harus cocok bersama untuk membentuk kompleks yang tepat yang melakukan tugas-tugas tertentu. Ini dapat mencakup membaca gen, mencerna nutrisi, dan menanggapi sinyal dari sel tetangga dan dunia luar. Ketika kompleks protein tidak berfungsi, penyakit dapat terjadi.

“Karya ini menunjukkan bahwa pembelajaran mendalam sekarang dapat menghasilkan wawasan nyata ke dalam pertanyaan-pertanyaan berusia puluhan tahun dalam biologi – tidak hanya seperti apa protein tertentu, tetapi juga protein mana yang bersatu untuk berinteraksi,” kata penulis senior Qian Cong, asisten profesor biofisika di Pusat Medis Universitas Texas Barat Daya.

Untuk memetakan secara mendalam interaksi yang menimbulkan kompleks protein, tim ahli biologi struktural dari UW Medicine, University of Texas Southwestern Medical Center, Harvard University, dan beberapa institusi lain memeriksa semua urutan gen yang diketahui dalam ragi. Menggunakan analisis statistik canggih, mereka mengidentifikasi pasangan gen yang secara alami memperoleh mutasi dengan cara yang terkait. Mereka beralasan bahwa mutasi bersama seperti itu adalah tanda bahwa protein yang dikodekan gen harus berinteraksi secara fisik.

Para peneliti juga menggunakan perangkat lunak pembelajaran mendalam baru untuk memodelkan bentuk tiga dimensi dari protein yang berinteraksi ini. RoseTTAFold, ditemukan di UW Medicine, dan AlphaFold, ditemukan oleh anak perusahaan Alphabet DeepMind, keduanya disadap untuk menghasilkan ratusan gambar detail kompleks protein.

“Seiring metode komputer menjadi lebih kuat, lebih mudah dari sebelumnya untuk menghasilkan sejumlah besar data ilmiah, tetapi untuk memahaminya masih membutuhkan ahli ilmiah,” kata Baker, yang merupakan profesor biokimia di Fakultas Kedokteran Universitas Washington. “Jadi kami merekrut satu desa ahli biologi untuk menginterpretasikan model protein 3D kami. Ini adalah ilmu komunitas yang terbaik.”

Ratusan kompleks protein yang baru diidentifikasi memberikan wawasan yang kaya tentang bagaimana sel berfungsi. Misalnya, satu kompleks mengandung protein RAD51, yang diketahui memainkan peran kunci dalam perbaikan DNA dan perkembangan kanker pada manusia. Lainnya termasuk enzim glycosylphosphatidylinositol transamidase yang kurang dipahami, yang telah terlibat dalam gangguan perkembangan saraf dan kanker pada manusia. Memahami bagaimana protein ini dan protein lain berinteraksi dapat membuka pintu untuk pengembangan obat baru untuk berbagai gangguan kesehatan.

Struktur protein yang dihasilkan dalam karya ini tersedia untuk diunduh dari ModelArsip. Para peneliti berterima kasih dan mengingat mendiang John Westbrook di Protein Data Bank atas dukungannya dalam menetapkan format dan kode perangkat lunak untuk memungkinkan deposisi model yang efisien ke dalam arsip. Makalah Sains yang melaporkan hasilnya sedang dalam persiapan pada saat kematian Westbrook.

Sumber: Universitas Washington



Posted By : togel hongkon