Внутри человека обнаружены миллионы неизвестных науке белков

13 августа, 2019 Другие новости  Нет комментариев

Наше тело кишит триллионами бактерий. На их долю приходится гораздо больше клеток человеческого тела, чем на клетки собственно человека. К счастью, эти крошечные обитатели редко бывают злыми. Напротив, они неутомимо поддерживают наше пищеварение, улучшают настроение, защищают от болезней, а также усиливают работоспособность. Однако понимание молекулярного механизма этого партнерства долгое время ускользало от ученых.

Доктор медицинских наук, доцент кафедры медицины и генетики Стэнфордского университета, Ами Бхатт комментирует: «Нам очень важно было определить интерфейс взаимодействия между клетками человека и микробиомом. Как они общаются? Как штаммы бактерий защищают себя от других штаммов? Мы предположили, что все дело в неизвестных науке маленьких белках».Это вполне логично, ведь мелкие белки гораздо проще могли бы проникать сквозь клеточную мембрану, передавая сообщения или угрозы соседним клеткам-хозяевам или бактериальным клеткам.

Дело оставалось за малым — определить и изучить этих микросообщников. Но, как известно, размер имеет значение, и идентифицировать предполагаемые мини-белки оказалось не так-то просто.

Бактериальный геном подобен книге с длинными цепочками букв, лишь некоторые из которых кодируют информацию, необходимую для белкового производства. Традиционно исследователи выявляют гены, кодирующие белки, путем поиска комбинаций букв, которые указывают на сигналы «старт» и «стоп». Этот метод отлично работает для больших привычных белков. Но чем меньше белок, тем больше происходит ложных срабатываний.

В попытке решить проблему, ученые попытались проанализировать все, что смогли найти. В одну базу данных свели гены, предположительно кодирующие малые белки разных бактерий. Те, которые чаще встречались у нескольких видов и образцов, с большей вероятностью были истинно положительными.

Когда этот анализ применили к большим наборам данных, обнаружились не сотни генов, как ожидалось, а сотни тысяч. Белки, предположительно кодируемые генами, могли быть отсортированы в более чем 4000 связанных групп или семей, участвующих в ключевых биологических процессах, таких как межклеточная коммуникация или противостояние.

«Честно говоря, когда мы это затеяли, то даже не знали, чего ожидать, научная интуиция не подсказывала нам ничего.», — говорит доктор Бхатт. «То, что были найдены тысячи новых белковых семейств, определенно удивило всех».

В дальнейшем исследователи подтвердили, что выделенные гены действительно кодируют истинные белки, показав, что те транскрибируются в РНК, которая связывается с рибосомой для трансляции — это ключевые этапы производства белка во всех организмах. Сейчас ученые сотрудничают со смежными специалистами, чтобы больше узнать о функциях белков и выявить наиболее важные для бактерий, борющихся за место в нашем многобактериальном кишечнике. Поскольку найденные белки крайне малы — менее 50 аминокислот в длину — вероятно, они складываются в уникальные формы, которые представляют собой ранее неопознанные биологические строительные блоки. Если формы и функции этих белков смогут воссоздать в лаборатории, то произойдет прорыв в научном понимании того, как микробиом влияет на здоровье человека. Если же говорить о прикладном значении, то синтезированные белки могут стать новыми антибиотиками или другими лекарствами для человека.

Читайте также