В человеческом организме находятся более 8000 белков, поэтому, поняв принципы их взаимодействия, можно выяснить причины множества болезней. Этим занялась международная команда из Гарвардской медицинской школы. Ученые составили самый большой атлас белков, существующий на сегодняшний день.
Карта, называемая исследователями «бинарными белковыми взаимодействиями человека», или, если коротко, HuRI, показывает, какие белки взаимодействуют друг с другом. Результат исследования опубликован в журнале «Nature».
Поняв принципы взаимодействия белков, можно будет лечить генетические болезни
Все белки в человеческом организме «программируются» генетикой – каждый участок генетического материала отвечает за строение и функции определённого белкового соединения. Геном человека содержит от 20000 до 25000 генов. Эксперты предполагают, что они предоставляют «инструкции по сборке» от 80000 до 400000 белков. Важность отдельных белков можно понять только тогда, когда они перестают функционировать должным образом.
Генетические нарушения приводят к тому, что белок получается «дефектным» и неправильно выполняет свою задачу, что и вызывает наследственные болезни.
Как показывают последние научные исследования, всё большее количество болезней оказываются связанными с генетическими особенностями. Именно поэтому в последнее время стали так популярны анализы на генетику, выявляющие большое количество наследственных заболеваний и предрасположенность к ним.
Причём, поскольку каждое белковое соединение связано с другими, «поломка» хотя бы одного звена этой цепи приводит к тяжелым последствиям. Именно их можно спрогнозировать, опираясь на схему “белковой соцсети”, созданную учеными. По ней можно понять, какие соединения с кем “дружат” и на какие влияют. С помощью HuRI исследователи уже обнаружили новые свойства некоторых белков, например, участие в запрограммированной гибели клеток в транспортных процессах.
Чтобы понять, как работают человеческие белки, ученые использовали дрожжи
Исследователи генетически модифицировали белки дрожжей так, что каждый из них произвел два человеческих. Далее они заставили в лабораторных условиях эти соединения взаимодействовать друг с другом. Некоторые белковые соединения вступали во взаимодействие, а некоторые – нет.
В опытах применялся специальные активаторы – вещества, усиливающие рост дрожжей, активизирующиеся в случае, если белки связывались вместе. Такой процесс известен в технической области как «дрожжевая двухгибридная система».
Рабочая группа обнаружила в общей сложности около 53000 взаимодействий для 8275 белков, которые также выдержали другие молекулярно-биологические тесты. По оценкам, это всего лишь примерно 11% взаимодействий, которые существуют между белками в организме. В общую схему также были добавлены уже изученные взаимодействия, что позволило создать максимально полную картину «белковой соцсети».
Хотя созданный атлас постепенно будет дополняться, он уже сейчас может предоставить международному научному сообществу ценную информацию. Создан интерактивный доступ для экспертов на сайте bioRxiv. Уже более 15000 специалистов посетили интернет-портал и загрузили набор данных. Команда работает над улучшением методов анализа и выявлением новых белковых отношений.
