Белки являются ключевыми молекулами в живых клетках. Они отвечают почти за все задачи клеточной жизни и необходимы для поддержания структуры, функции и регуляции тканей и органов в организме человека. Клетки в организме человека могут образовывать тысячи различных типов белков (так называемый протеом), которые выполняют множество разнообразных функций, имеющих решающее значение для жизнеспособности клеток и здоровья человека. Назначение функций широкому спектру белков, присутствующих в наших клетках, остается сложной задачей в клеточной биологии.
Ученые создали карту совместной регуляции протеома человека, которая смогла зафиксировать отношения между белками, которые физически не взаимодействуют и не локализуются совместно. Это позволит прогнозировать и назначать функции неохарактеризованным человеческим белкам.
Многие функции человеческих белков до сих пор неизвестны, но исследователи из Центра клеточной биологии Wellcome Эдинбургского университета и Института биотехнологии Технического университета Берлина применили крупномасштабную количественную протеомику и машинное обучение для получения набор данных ковариации белков протеома человека. Набор данных формирует основу карты совместной регуляции, которую можно использовать для прогнозирования потенциальной функции неохарактеризованных белков человека.
В этом исследовании мы взяли тысячи экспериментов по масс-спектрометрии, которые другие лаборатории опубликовали за последние несколько лет, и переделали их таким образом, который совершенно не имел отношения к тому, что предполагали первоначальные авторы. Мы использовали алгоритм машинного обучения для обработки этой огромной коллекции данных, и ему удалось присвоить биологическую функцию сотням белков (генов), которые ранее не были охарактеризованы», - сказали профессор Юрий Раппсильбер и доктор Георг Кустачер из Эдинбургского университета и Технического университета Берлина.
Изучение карты выявило неожиданных партнеров ко-регуляции, а именно белок пероксисомальной мембраны PEX11? с митохондриальными факторами дыхания. В сотрудничестве с профессором Майклом Шрейдером и его командой из Университета Эксетера это привело к выявлению нового взаимодействия между двумя важнейшими клеточными органеллами - митохондриями и пероксисомами..
Пероксисомы и митохондрии у млекопитающих тесно связаны и сотрудничают в расщеплении жирных кислот и клеточном энергетическом балансе. Используя визуализацию живых клеток, мы обнаружили, что PEX11? опосредует образование выступов мембран, которые исходят из пероксисом и взаимодействуют с Они, вероятно, участвуют в метаболическом сотрудничестве и перекрестных помехах между обеими органеллами и могут способствовать переносу метаболитов во время производства митохондриальной энергии (АТФ)», - сказал профессор Майкл Шредер из Университета Эксетера.
Ученые из Эдинбургского университета создали веб-сайт https://www.proteomeHD.net, чтобы пользователи могли искать интересующий белок, показывая его положение на карте ко-регуляции вместе с любой ко-регуляцией партнеры.
Онлайн-карта является интерактивной и масштабируемой, что позволяет легко исследовать окрестности белка запроса. Он предназначен для поддержки исследователей в изучении данных о совместной регуляции в различных масштабах, для проверки существующих гипотез или создания новых.
"С постоянно растущим объемом доступных данных об экспрессии белков анализ коэкспрессии белков имеет огромный потенциал для аннотирования функций генов. В то время, когда "большие данные" становятся все более и более актуальными для наук о жизни, Ключевые уроки, которые мы извлекли из этого проекта, таковы: никогда не выбрасывайте свои данные - их можно переназначить, переработать, а с помощью правильных инструментов из них можно извлечь гораздо больше информации и знаний», - сказал д-р Георг Кустатчер, Эдинбургского университета.