Specialiştii în genetică au dezvoltat primul instrument din lume pentru a identifica proteinele care formează agregate de amiloid.
O echipă internaţională a dezvoltat primul software care permite estimarea perechilor de proteine din fibrilele amiloide capabile de coagregare, un proces prin care proteinele se leagă unele de altele devenind toxice pentru creier prin depozitele de amiloid.
În studiul lor, publicat în revista Journal of Molecular Biology - JMB instrumentul a arătat o precizie de peste 94%.
Amiloidele sunt agregate proteice asociate cu o serie de boli grave şi incurabile, cum sunt Alzheimer, Parkinson şi Huntington, pentru a numi doar câteva dintre ele.
Prezenţa amiloidelor nu este întotdeauna patologică; multe dintre ele având roluri funcţionale, benefice în celule.
Ceea ce poate declanşa agregarea în fibrile amiloide sunt schimbările în structura proteinelor, spun oamenii de ştiinţă. Proteinele solubile se agreghează împreună devenind insolubile şi toxice pentru organismul uman.
Cu toate acestea, în ultimii ani, s-a acumulat un număr considerabil de date despre coagregarea diferitelor proteine care formează plăcile amiloide.
Echipa de specialişti în genetică şi biotehnologie de la universităţile din Sankt Petersburg (Rusia) şi Montpellier (Franţa) este prima din lume care propune un instrument de bioinformatică, AmyloComp, pentru a identifica perechile de proteine capabile de coagregare - de a se lega între ele.
Software-ul este scris în limbajul de programare Python şi este disponibil sub forma unei aplicaţii online.
„În mod normal, fibrilele amiloide sunt formate din mai multe copii ale aceleiaşi proteine. În acest caz, ele sunt omogene şi au aceeaşi structură. Cu toate acestea, ceea ce încercăm noi să descoperim este coagregarea diferitelor proteine într-o fibrilă comună, adică stivuirea diferitelor proteine în cadrul aceleiaşi fibrile amiloide", a declarat Stanislav Bondarev, coautor al studiului, profesor la departamentul de genetică şi biotehnologie al universităţii din Sankt Petersburg.
Potrivit acestuia, software-ul AmyloComp dezvoltat de cercetătorii universităţii a demonstrat o acurateţe de peste 94% pe un set de date model şi, de asemenea, clasifică în mod fiabil exemplele pozitive şi negative cunoscute de coagregare a proteinelor.
Coagregarea proteinelor poate juca diverse roluri biologice în organism.
Pe de o parte, ipoteza „cascadei amiloide" a fost propusă cu destul de mult timp în urmă. Ipoteza presupune că agregatele amiloide patologice pot declanşa agregarea altor proteine.
Pe de altă parte, unele procese biologice importante necesită coagularea diferitelor proteine care formează de amiloid. Printre exemplele cunoscute de coagregare se numără proteinele umane RIPK1 şi RIPK3. Această co-agregare face parte din cascada de semnalizare la declanşarea răspunsului antiviral.
Software-ul AmyloComp poate identifica exemple similare la scara proteomului.
Instrumentul de bioinformatică este unic, întrucât alte abordări asemănătoare nu modelează coagregarea a două proteine amiloide.
Metoda dezvoltată de cercetătorii de la Universitatea din Sankt Petersburg se bazează pe o comparaţie a secvenţei de aminoacizi a două proteine şi ia în considerare posibilitatea de suprapunere a diferitelor proteine în cadrul aceleiaşi fibrile amiloide. Această abordare face posibilă identificarea unor secvenţe diferite care formează o singură structură.
Ea poate fi aplicată pentru a identifica proteinele capabile să declanşeze amiloidoza la om.
AmyloComp, Grafic abstract. Credit Journal of Molecular Biology, aprilie 2024
