Antikroppar försvarar våra kroppar mot inkräktare. Dessa molekyler består av proteiner med bifogade sockerarter. Dock, ritningen som styr behandlingen av dessa sockerarter på proteinet förstod inte väl förrän nu. I en artikel publicerad i tidskriften Naturkommunikation , forskare från Helmholtz Zentrum München använde datoranalys för att slutföra denna ritning och bekräftade sina fynd i laboratoriet.
Författarna studerade specifikt IgG-antikroppar. Dessa är de vanligaste antikropparna i blod och verkar särskilt mot virus och bakterier. "De har en karakteristisk Y -form och består huvudsakligen av protein, " förklarar Elisa Benedetti, Doktorand vid Institute of Computational Biology (ICB) vid Helmholtz Zentrum München. "Dock, under deras produktion, cellen binder olika sockerarter till dessa proteinmolekyler, och hur detta händer var fram till nu inte väl förstått, " fortsätter studiens första författare.
Att förstå denna process är av stort intresse för forskare, eftersom identiteten på sockret som är fäst (i en process som kallas glykosylering) dramatiskt påverkar antikroppens funktion. Medan en sockermolekyl kan främja inflammation vid kontakt med ett antigen, en annan kan undertrycka immunsvaret.
Använda datorer för att lösa ett biokemiskt problem
"Svårigheten med att studera glykosyleringsritningen ligger, bland annat, i den komplexa regleringen av hur motsvarande enzymer fungerar, " förklarar den senaste författaren Dr. Jan Krumsiek, juniorgruppledare vid ICB och Junior Fellow vid Münchens tekniska universitet. Bioinformatikernas strategi för att lösa detta biokemiskt svåra problem var att ta itu med det i den digitala sfären.
För detta ändamål, Forskarna analyserade data från den kroatiska '10001 Dalmatians Biobank." De studerade först blodprover från nästan 700 försökspersoner i åldern 18 till 88 år med avseende på sockerarterna fästa vid deras IgG-antikroppar. Genom att undersöka korrelationen mellan de uppmätta glykanerna och varandra , författare fann att de i stort sett motsvarade tidigare kända steg i den enzymatiska processen för IgG -glykosylering. Verkligen, på grundval av uppgifterna, algoritmen kan rekonstruera den redan kända planen - och utveckla den vidare.
"Vi kunde förutsäga nya steg för hur sockerresterna måste fästas till antikropparna, " förklarar Krumsiek. "Med hjälp av ytterligare tre kohorter som omfattar över 2, 500 prover, vi kunde replikera de statistiska uppgifterna." forskarna kunde underbygga de förutspådda stegen med hjälp av ytterligare metoder:för det första, på basis av en genomomfattande associationsstudie med ca 1, 900 prover från den Augsburg-baserade forskningsplattformen KORA, och, dessutom, i en serie av tre experiment i laboratoriet.
"Vi kunde visa in vitro att åtminstone en av våra förutsagda reaktioner är enzymatiskt genomförbar och vi visade i cellkultur att specifika enzymer som förutspås arbeta tillsammans i modellen, faktiskt samlokaliseras i cellen, det är, de är rumsligt mycket nära varandra, " säger Krumsiek. "Vår studie visar hur informationsteknologi och klassisk bänkkemi kan stödja och förbättra varandra."
