연구원들은 AI를 사용하여 장내 세균에서 새로운 유전자 패밀리를 감지합니다. 분자 생물학자들의 새로운 발견은 GI 감염 퇴치에 도움이 될 수 있습니다 날짜: 2022년 7월 4일 원천: UT 사우스웨스턴 메디컬 센터 요약: 연구원들은 인공 지능을 사용하여 구조 및 아마도 기능에 의해 연결되지만 유전적 서열은 아닌 장내 세균에서 새로운 감지 유전자 패밀리를 발견했습니다. 이번 발견은 관련이 없는 종에서 유전자의 역할을 식별하는 새로운 방법을 제공하고 장내 세균 감염과 싸우는 새로운 방법으로 이어질 수 있습니다.
인공 지능을 사용하여 UT 사우스웨스턴 연구원들은 구조 및 아마도 기능에 의해 연결되지만 유전적 서열이 아닌 장내 세균에서 새로운 감지 유전자 패밀리를 발견했습니다. PNAS 에 발표된 이번 발견 은 관련이 없는 종에서 유전자의 역할을 식별하는 새로운 방법을 제공하고 장내 세균 감염과 싸우는 새로운 방법으로 이어질 수 있습니다.
공동 연구를 주도한 분자생물학 및 생화학 교수인 Kim Orth 박사는 "우리는 일반적으로 수행되는 방식과 반대로 이 단백질의 유사성을 확인했습니다. Lisa는 서열을 사용하는 대신 구조에서 일치하는 부분을 찾았습니다."라고 말했습니다. 분자생물학과의 생물정보학 전문가인 Lisa Kinch 박사와 함께 연구했습니다.
Orth 박사의 연구실은 해양 및 강어귀 박테리아가 감염을 일으키는 방법을 연구하는 데 오랫동안 집중해 왔습니다. 2016년 Orth 박사와 동료들은 생물물리학을 사용하여 Vibrio parahaemolyticus로 알려진 박테리아 종에서 협력하는 VtrA 및 VtrC 복합체라는 두 단백질의 구조를 특성화했습니다. 그녀와 그녀의 팀은 V. parahaemolyticus에서 VtrA/VtrC 복합체를 발견했습니다. 이는 종종 오염된 조개류로 인한 식중독의 원인이 됩니다. 이 복합체는 박테리아 세포 표면에서 담즙을 감지하여 이 미생물이 침입하도록 유도하는 화학적 캐스케이드를 시작하라는 신호를 보냅니다. 인간 숙주의 장 세포.
VtrA는 콜레라를 유발하는 Vibrio cholerae라는 관련 박테리아에서 발견되는 ToxR이라는 단백질과 일부 구조적 특징을 공유하지만 VtrC의 상동체가 이 박테리아 또는 다른 박테리아에도 존재하는지 여부는 불분명했습니다.
"우리는 VtrC와 같은 것을 본 적이 없습니다."라고 Kinch 박사가 말했습니다. "그러나 우리는 이와 같은 다른 단백질이 존재해야 한다고 생각했습니다."
VtrC와 유사한 서열 동일성을 가진 알려진 유전자가 없었기 때문에 연구원들은 AlphaFold라고 불리는 2년 전에 출시된 소프트웨어로 눈을 돌렸습니다. 이 인공 지능 프로그램은 이전에 실험실에서 고된 작업을 통해서만 수집된 정보인 유전자 서열을 기반으로 일부 단백질의 구조를 정확하게 예측할 수 있습니다.
AlphaFold는 V. cholerae의 ToxS라고 하는 단백질이 비록 두 단백질이 유전적 서열의 인식할 수 있는 부분을 공유하지 않았음에도 불구하고 구조가 VtrC와 매우 유사하다는 것을 보여주었습니다. 연구자들이 다른 유기체에서 유사한 구조적 특징을 가진 단백질을 검색했을 때, 그들은 Yersinia pestis(선 페스트를 유발함)와 Burkholderia pseudomallei(열대 감염을 유발하는 Burkholderia pseudomallei를 포함하여 인간 질병에 책임이 있는 여러 다른 장내 박테리아 종에서 VtrC에 대한 상동체를 발견했습니다. 멜로이드증). 이들 각각의 VtrC 동족체는 구조적으로 VtrA와 유사한 단백질과 협력하여 작용하는 것으로 보이며, 이는 이들의 역할이 V. parahaemolyticus의 역할과 동일할 수 있음을 시사합니다.
Orth 박사는 이러한 구조적 유사성이 결국 유사한 병원성 전략에 의존하는 다른 감염성 유기체에 의해 유발된 상태를 치료하는 의약품으로 이어질 수 있다고 말했습니다.