AlphaFold发现了肠道细菌中的新基因家族

时间：2022-07-26 10:16:05 来源：网络整理

德克萨斯大学西南分校的研究人员利用人工智能在肠道细菌中发现了一个新的传感基因家族，这些基因通过结构和可能的功能联系在一起，但没有遗传序列。发表在《美国国家科学院院刊》(pNAS)上的这一发现，为识别不相关物种的基因作用提供了一种新方法，并可能导致对抗肠道细菌感染的新方法。

“我们发现这些蛋白质的相似性与通常情况相反。与其使用序列，丽莎在它们的结构中寻找匹配，”分子生物学和生物化学教授Kim Orth博士说，他和分子生物系的生物信息学专家Lisa Kinch博士共同领导了这项研究。

长期以来，Orth博士的实验室一直致力于研究海洋和河口细菌如何引起感染。2016年，Orth博士和她的同事们利用生物物理学来描述两种蛋白质的结构，这两种蛋白质被称为VtrA和VtrC复合体，它们在一种被称为副溶血性弧菌的细菌物种中协同工作。然后，她和她的团队发现了副溶血性弧菌中的VtrA/VtrC复合体——这通常是受污染贝类食物中毒的原因——感知细菌细胞表面的胆汁，发出信号，启动化学级联反应，促使这种微生物入侵其人类宿主的肠道细胞。

虽然VtrA与在引起霍乱的相关细菌霍乱弧菌中发现的一种名为ToxR的蛋白质有一些共同的结构特征，但尚不清楚VtrC的同源物是否也存在于这种细菌或其他任何细菌中。

“我们从未见过VtrC这样的东西，”Kim博士说。“但是，我们认为，其他类似的蛋白质肯定存在。”

由于没有任何已知的基因序列与VtrC相似，研究人员求助于两年前发布的名为AlphaFold的软件。这个人工智能程序可以根据编码的基因序列准确地预测一些蛋白质的结构，而这些信息以前只能在实验室里通过艰苦的工作来收集。

肠道感染细菌的膜信号系统

AlphaFold显示，霍乱弧菌中的一种名为ToxS的蛋白质在结构上与VtrC非常相似，尽管这两种蛋白质的遗传序列中没有任何可识别的部分。当研究人员在其他生物中寻找具有类似结构特征的蛋白质时，他们在其他几种导致人类疾病的肠道细菌中发现了VtrC的同源物，包括鼠疫耶尔森氏菌(导致黑死病)和假马莱伯克霍尔德菌(导致一种叫做类鼻虫病的热带感染)。这些VtrC同源物似乎与结构类似的VtrA蛋白质协同工作，表明它们的作用可能与副溶血性弧菌相同。

Orth博士说，这些结构上的相似性最终可能会导致药物的产生，用于治疗由依赖于相似致病策略的不同感染微生物引起的疾病。

郑重声明：文章仅代表原作者观点，不代表本站立场；如有侵权、违规，可直接反馈本站，我们将会作修改或删除处理。