24 февраля 2020, понедельник, 18:33
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

26 августа 2016, 10:52

Исследователи научились выявлять белки-мутанты

Клетки HEK-293 под микроскопом
Клетки HEK-293 под микроскопом
Wikimedia Commons

Исследователи из Московского физико-технического института, Института биомедицинской химии, Института энергетических проблем химической физики РАН и ФНКЦ физико-химической медицины представили алгоритм для обнаружения в клетках мутантных белков по данным масс-спектрометрического анализа, сообщается в пресс-релизе МФТИ.

Точечные замены аминокислотных остатков в белках вследствие мутации ДНК могут приводить к изменению функций белков в клетках. Считается, что некоторые из таких изменений становятся ключевыми для последующего развития рака. Изучение мутантных белков поможет найти «слабые места» опухолевых клеток и разработать в дальнейшем более эффективные лекарства.

Исследователи применили технологии «больших данных» в области протеомики – науки, изучающей совокупность белков клетки или целого организма. Основной метод протеомного анализа – масс-спектрометрия, позволяющая точно “взвесить” молекулы белков, пептидов и их фрагментов в образце. В результате получается набор масс-спектров, по виду которых ученому предстоит определить, к каким белкам они относятся. Сделать это исключительно по виду масс-спектра пока невозможно. Поэтому для анализа требуется база данных белковых последовательностей, которые могут встретиться в анализируемом образце. Вместо того, чтобы расшифровывать неизвестную последовательность с нуля, программа просто сверяет экспериментальные данные со “словарем” белковых последовательностей.

Однако этот подход не вполне подходит для поиска белков, аминокислотная последовательность которых отличается от того, что прописано в “эталонном” геноме. Идентифицировать белки с мутациями в раковых клетках невозможно, если база данных не содержит такую форму белка. Тогда в работу вступает протеогеномика – область на стыке протеомики и геномики. Вместо универсальной белковой базы данных в протеогеномных исследованиях используются базы, уникальные для исследуемых клеток, включающие информацию о возможных прочтениях генома и его “перевод” в аминокислотную последовательность.

В новой работе российские ученые разработали алгоритм поиска мутантных белков, позволяющий сравнивать масс-спектрометрические результаты разных исследовательских групп и выделять мутации, связанные с раком. Эффективность подхода исследователи продемонстрировали на клеточной линии HEK-293, полученной из почки человеческого эмбриона. HEK-293 несет множество мутаций и служит отличной моделью для отработки протеогеномного подхода к исследованию рака.

Масс-спектр фрагментов пептида [от белка DMXL2], содержащего точечную мутацию. Красным цветом отмечена позиция мутации (замена аминокислотного остатка S на P) и пики в масс-спектре фрагментации, подтверждающие присутствие данной замены. Илл.: МФТИ

Помимо собственных экспериментальных данных, в своей работе ученые использовали масс-спектры из двух работ, посвященных исследованию протеома клеток HEK-293. Для протеогеномного анализа ученые подготовили расширенную базу данных на основе результатов секвенирования экзома клеточной линии HEK-293. Экзом – это совокупность экзонов (участков генов, которые кодируют последовательность аминокислот в белке). Секвенирование экзома позволяет сконцентрировать внимание исследователей только на белок-кодирующих генах, а также определить расположение экзонов в них. Увеличенная база стала больше на 1336 вариантов последовательностей. Таким образом в белковый “словарь” добавились последовательности, которые отличаются от исходных на одну или несколько “букв” – аминокислот. Без этой поправки поисковая программа не смогла бы обнаружить такие немного “неправильные” белки. Поскольку в каждой клетке постоянно происходят мутации, а в раковых – особенно часто, обнаружение белков, отличающихся от “эталонных”, поможет понять, чем опухолевая клетка отличается от нормальной.

По данным масс-спектрометрического анализа из двух ранних исследований и экспериментально полученным в текущей работе масс-спектрам ученые определили, какие пептиды – короткие белки или фрагменты белков – содержатся в клетках и к каким белкам они относятся. Применяя новый подход к протеогеномному анализу с использованием расширенной базы данных, ученые обнаружили в клетках HEK-293 113 уникальных вариантных последовательностей пептидов, относившихся к экзонным областям 103 генов. Это существенно больше, чем в работе, ранее выполненной группой Стивена Гиги, где не использовалась дополненная геномными вариантами белковая база данных, а поиск аминокислотных замен производился другим методом.

Для некоторых из обнаруженных мутаций ранее была показана связь с различными типами рака. Возможно, наличие этих вариантов способствует лучшему выживанию и размножению клеток. В частности, один из обнаруженных геномных вариантов относится к белку p53, подавляющему злокачественное преобразование клетки.

«Наш подход может в дальнейшем использоваться для поиска ассоциированных с раком мутаций на основе протеомных данных. Это, в свою очередь, поможет в изучении белкового состава опухолей и разработке препаратов, “нацеленных” на мутантные белки, производимые в опухолевых клетках», – отмечает Михаил Горшков, один из руководителей проекта, заведующий лабораторией физико-химических методов исследования структуры веществ ИНЭПХФ РАН, сотрудник Кафедры химической физики МФТИ.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proteomics.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.