科学家通过共同进化研究发现了数百种蛋白质
发布时间：2019-07-18
随着极其快速和准确的DNA测序技术的出现，遗传数据正在堆积，但其中大部分仍有待解释。为了弄清楚这些数据，研究人员利用基因中的DNA序列来检测共同进化基因对。这些是成对的基因，其中一个不能在没有相应的变化反映的情况下改变，以维持第一个的功能。
在华盛顿大学医学院和哈佛大学之间的一个合作项目中，科学家通过在对齐蛋白质序列的某些残基中寻找共同进化来发现蛋白质对相互作用。
细胞中的数千种蛋白质需要在物理化学水平上相互作用才能发挥其作用。例如，一些蛋白质必须聚集以启动DNA复制，而其他蛋白质形成分子组装，产生像肌肉一样的纤维。然而，相互作用蛋白质的身份通常是未知的，并且需要花费大量的时间和金钱来确定配对蛋白质。
相反，共同进化可以帮助找到合适的蛋白质形成一对。在这种现象中，在两个基因中发现了互补变化，这表明它们之间存在紧密联系。
共同进化的一个这样的例子是当一个基因经历突变时导致蛋白质产物的形状改变。为了确保改变的蛋白质仍然可以与该对中第二个基因产生的蛋白质相互作用，后一个基因也经历相应的变化。已经在测序的基因组中发现了这种改变。
该论文的第一作者钱聪说：“共同进化对于了解特定蛋白质如何相互作用是有用的，但我们现在可以将其用作发现的工具。”
该团队研究了来自大肠杆菌的4000多个基因，并使用定制的统计工具将其与来自其他细菌的40,000多个DNA序列进行了比较。这有助于他们检测4000个基因中的每一个是否共同进化。他们总共比较了540万个蛋白质对。
比较进行了几轮以确定哪些对具有最高的共同进化机会。筛选后，他们预测了1600多个蛋白质对相互作用。其中超过680个是非常意外的。然后，研究小组将他们的结果与使用已经确定的蛋白质对相互作用的金标准集合的相同方法获得的结果进行比较。
最后一步确认了共同进化方法在精确度方面超过了任何先前的筛选技术。这些包括基于蛋白质组的质谱和双杂交筛选等技术。对于在代谢途径中相互作用的蛋白质对，发现最强的共同进化，对于那些参与基因数据处理的蛋白质对是最弱的。
事实上，这些相互作用中的一些首次被识别出来，包括一些可以提高我们对生物反应的理解。例如，一个蛋白质 - 抗毒素对可能有助于研究人员理解为什么某些类型的大肠杆菌是其环境中的主要菌群。参与代谢途径的PSstB蛋白被认为也在蛋白质的合成和体内矿物质的通过中起作用。
他们用结核杆菌结核分枝杆菌中的390万对蛋白重复了他们的方法，结核分枝杆菌与大肠杆菌有很远的关系。他们能够检测到900多种蛋白质 - 蛋白质相互作用，其中95%是新的。其中至少70种可能是与毒力相关的蛋白质。这些发现有助于开发治疗这种常见致命疾病的新方法。
