Många läkemedel fungerar genom att hämma proteinenzymer associerade med en viss sjukdom. Tyvärr, samma läkemedel kan hämma proteinenzymer som inte är relaterade till sjukdomen, resulterar i skadliga biverkningar. En potentiell lösning är att bättre identifiera strukturella särdrag som bestämmer ett proteinenzyms funktion.
Nu, ett team som leds av en beräkningsbiolog vid University of Maryland School of Medicine (UMSOM) har utvecklat en serie dataprogram som tar fram data om struktur och genomisk sekvensering för att identifiera de funktioner som skiljer ett enzym från liknande enzymer. Denna forskning har potential att avsevärt påskynda upptäckt av läkemedel, låta forskare utveckla mer effektiva läkemedel, snabbare.
"Detta nya tillvägagångssätt gör det möjligt att analysera proteiner på ett mycket djupare, mer specifik nivå, "säger Andrew F. Neuwald, Doktorsexamen, Professor i biokemi och molekylärbiologi, en senior forskare vid Institute for Genome Sciences (IGS) vid UMSOM, och huvudförfattaren till artikeln som beskriver den nya metoden. "Denna metod ger ledtrådar angående sekvens och strukturella egenskaper som är ansvariga för ett proteins specifika biologiska funktion."
Tidningen publicerades i veckan i tidningen eLife . Dr Neuwald samarbetade i arbetet med L. Aravind, Doktorsexamen, och Stephen F. Altschul, Doktorsexamen, två högre utredare vid National Center for Biotechnology Information på National Institutes of Health.
I tidningen, utredarna använde detta tillvägagångssätt för att identifiera nyckelfunktionerna hos olika enzymer:N-acetyltransferaser, P-loop GTPaser, RNA -helikaser, synaptojanin-superfamiljfosfataser och nukleaser, och tymin/uracil -DNA -glykosylaser. Resultaten avslöjade slående och tidigare förbisedda strukturella egenskaper som sannolikt är associerade med varje proteins funktion. Detta har potential att leda forskare till nya sätt att designa läkemedel som har färre oavsiktliga, skadliga biverkningar.
De två huvudprogrammen är BPPS (Bayesian Partitioning with Pattern Selection), och SIPRIS (strukturellt interagerande mönsterrester 'beräknade betydelse). Programmen och källkoden är fritt tillgängliga och kräver endast en minimal kunskap om Linux, vilket gör detta tillvägagångssätt allmänt tillgängligt för andra forskare. Detta tillvägagångssätt kommer också att vara användbart för proteinteknik och för att förstå den molekylära grunden för många mänskliga sjukdomar.
De tre forskarna tog var och en något annorlunda med arbetet. Dr Neuwald, som har arbetat med proteinanalys i flera år, har en varierad bakgrund, med erfarenhet av molekylärbiologi, datavetenskap och bayesisk statistik. Dr Aravind är en välkänd beräkningsbiolog med en bred kunskap om proteinstruktur och funktion. Dr Altschul, vars formella utbildning är i matematik, var den första författaren på två landmärkepublikationer som beskriver de populära sekvensdatabasens sökprogram BLAST och PSI-BLAST.
