رهیافت بیوانفورماتیک در فهم عملکرد پروتئین‌های به ذاته نامنظم

تاریخ : ۲۷ مهر ۱۳۹۶

تعداد بازدید : ۴۵۱

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

تا مدت‌ها گروهی از دانشمندان وجود پروتئین‌های نامنظم را باور نداشتند، اما امروزه اثبات وجود و کارکرد این پروتئین‌ها در ویروس‌هایی مثل HIV علم بیوانفورماتیک را به سمت توسعه برنامه‌هایی جهت پیش‌بینی عملکرد این ساختارهای پروتئینی سوق داده است. بررسی¬ها در این زمینه نیازمند تجربه، هنر و تئوری قدرتمند است.

پروتئین‌ها واحد‌های ساختمانی حیات و عوامل زیستی هستند. این مولکول ها رشد و تکوین را هدایت نموده، موجب انتشار ویروس‌ها و باکتری‌ها می شوند و همچنین دارای نقش کلیدی در مسیر‌های بیماری زایی و در واقع تمامی عملکرد‌های سلولی هستند. هر چه دانشمندان داده‌های بیشتری در مورد پروتئین‌ها به دست می‌آورند، سازوکارهای ماورای اسرار زیستی بیشتر آشکار می‌شود.
دکتر کورگان پژوهشگر دانشگاه ویرجینیا مجموعه‌ای از برنامه‌های بیوانفورماتیکی را معرفی کرد تا به ارتقای نگرش زیست‌شناسان نسبت به عملکرد‌ پروتئین‌های به طور ذاتی نامنظم کمک کنند. این گروه از پروتئین‌ها فاقد یک ساختار ثابت بوده و به عبارتی کاملاً یا نسبتاً انعطاف‌پذیر و بی‌شکل هستند.
در طول چند دهه گذشته دانشمندان 85 میلیون پروتئین مجزا، خواه ساختاریافته یا بدون ساختار، را تعیین توالی کرده‌اند، اما با این حال هنوز هم نمی دانند که اغلب آنها چه کاری انجام می دهند. کمتر از یک درصد این پروتئین‌ها شناسایی شده‌اند و هنوز در مورد عملکرد اکثریت این پروتئین‌ها اطلاعاتی ندارند. هر چه پروتئین‌های بیشتری شناسایی می‌شوند، بایستی برنامه‌های کامپیوتری پیچیده‌تری برای کمک به تعیین کارکرد آن‌ها توسعه یابند. بنا به گفته یکی از پژوهشگران این گروه: ما تاکنون فقط یک درصد پروتئین های موجود را شناخته ایم، حال آنکه کارکرد بیش از یک 80 میلیون دیگر نیز باید مشخص شود. یک برنامه می‌تواند سریع‌تر از یک انسان پروتئین‌ها را رمزگشایی کرده و به پژوهشگران در جهت بالا بردن سرعت تولید فرضیات کمک کند.
حل پازل:
شناسایی عملکرد یک پروتئین زمانی که این مولکول به طور کامل یا نسبی نامنظم باشد، چالش‌ برانگیزتر می‌شود. هنگامی که یک پروتئین ساختار مشخص داشته باشد، محققان از دانش قبلی و برنامه‌های بیوانفورماتیکی برای رمزگشایی اولیه آن ساختار استفاده می کنند که این در ادامه به تعیین عملکرد کمک می کند. حال اگر پروتئین مورد بررسی نامنظم باشد، زیست‌شناسان به برنامه‌ های رایانه ای طراحی شده توسط کورگان و سایر محققان حوزه رایانه مراجعه می کنند که این برنامه ها از مدل‌های پیش‌بینی‌کننده برای تولید فرضیه های قابل کار بر روی عملکرد پروتئین‌ها استفاده می کنند.
این برنامه‌ها از مجموعه داده‌های مربوط به پروتئین‌هایی که نقش آن‌ها شناخته شده برای ساخت مدل‌های پیش‌بینی‌کننده استفاده می کند تا اینکه عملکرد پروتئین‌های ناشناخته به ذاته نامنظم را مشخص سازند. جزئیات طراحی ساده نیستند. ساخت این مدل‌ها به کمی هنر، نظریه و تجربه نیاز دارد. از جمله این برنامه‌ها می‌توان به MFDp و DisoRDPbind اشاره کرد.
ایده‌های جدید در مورد بی‌نظمی‌:
دکتر کورگان اشاره می کند: در حدود 30 سال پیش، هنگامی که پروتئین‌های نامنظم شناسایی شدند خیلی ها این مطلب را انکار می کردند. برخی می گفتند که این فقط نوعی اختلال در ساختار پروتئین‌هاست. اما اکنون بی‌نظمی به عنوان یک سازوکار زیستی، واقعیتی پذیرفته شده است. این‌که پروتئینی ساختار مشخصی نداشته باشد بدین معنی نیست که فاقد کارکرد است، بلکه آن فقط به شکل متفاوتی عمل می‌کند.
امروزه رمزگشایی بی‌نظمی به تلاشی مشترک و جمعی در جامعه علمی تبدیل شده و برنامه‌های مختلف مربوط به نهاد‌های متعدد، با هدف تامین رویکرد‌های مختلف برای تعیین عملکرد پروتئین‌های نامنظم، در کنار هم قرار گرفته اند.
به تازگی چندین مطالعه مشترک دیگر نیز بر روی نقش‌های عملکردی بی‌نظمی ذاتی در ویروس‌های HIV ، هپاتیت C و دنگ (Dengue) متمرکز شده اند.

منبع : https://phys.org/news/2017-07-bioinformatics-biologists-intrinsically-disordered-proteins.html

نظر شما