ردیابی خانواده جدید ژن‌های روده با کمک هوش مصنوعی

به گزارش خبرنگار گروه علم و آموزش ایرنا از پایگاه اطلاع‌رسانی فیز phys، یافته‌های این مطالعه روشی جدید را برای تعیین نقش ژن‌ها در گونه‌های نامرتبط نشان می‌دهد و می‌تواند موجب یافتن راه‌های جدید برای مبارزه با عفونت باکتریایی روده‌ای شود.

پروفسور کیم ارث، استاد زیست‌شناسی مولکولی و زیست‌شیمی دانشگاه ساوث‌وسترن آمریکا و یکی از نویسندگان این مطالعه در گروه زیست‌شناسی مولکولی می گوید: ما با روشی متفاوت، شباهت‌هایی بین این پروتئین‌ها یافته‌ایم؛ به جای استفاده از توالی‌ ژنتیکی به دنبال شباهت‌هایی در ساختار آنها بودیم.

دکتر ارث از مدت ها قبل مطالعه روی عفونت زایی باکتری های دریایی را آغاز کرده بود. وی و همکارانش در سال ۲۰۱۶ با استفاده از علم زیست‌فیزیک ساختار دو پروتئین به نام‌های مجموعه وی‌تی‌آر ای و وی‌تی‌آر سی (VtrA and VtrC) را مشخص کردند. این پروتئین‌ها به صورت مشترک در گونه های باکتریایی به نام ویبریو پاراهمولیتیکوس (Vibrio parahaemolyticus) وجود دارند.

دکتر ارث پی برد که مجموعه پروتئین های وی‌تی‌آر ای و وی‌تی‌آر سی در باکتری ویبریو پاراهمولیتیکوس (باکتری مسبب مسمومیت غذایی ناشی از جانوران دریایی آلوده) موجود است و این میکروب به دلیل انفعالات شیمیایی به سلول های روده میزبان انسانی حمله می‌کند.

با اینکه وی‌تی‌آر ای از جهت برخی مولفه‌ها با پروتئینی به نام توکس ار (ToxR) شباهت دارد که در برخی باکتری های مرتبط به نام ویبریو کلرا (باکتری مولد وبا) دیده می شود، هنوز معلوم نبود آیا پروتئین مشابه وی‌تی‌آر سی نیز در این باکتری یا باکتری های دیگر وجود دارد یا خیر.

لیزا کینچ یکی دیگر از محققان این مطالعه و متخصص زیست‌انفورماتیک در گروه زیست‌مولکولی در این مورد می گوید: ما هرگز شاهد چنین مورد مشابهی نبوده‌ایم. اما تصور کردیم باید پروتئین‌های مشابهی مانند آن هم وجود داشته باشند.

محققان در ادامه از نرم افزاری استفاده کردند که یک برنامه هوش مصنوعی است و می تواند با دقت ساختار برخی پروتئین ها را بر اساس توالی‌یابی ژنتیکی پیش بینی کند، اطلاعاتی که پیش از این تنها با مطالعات آزمایشگاهی سخت و طولانی به دست می‌آمد.

یافته های این نرم افزار نشان داد پروتئین موسوم به تاکس‌آر در وبا بسیار شبیه ساختار پروتئین وی‌تی‌آرسی است؛ حتی با اینکه هیچ پروتئین مشابه قابل تشخیص در توالی ژنتیکی خود ندارند. هنگامی که محققان به دنبال پروتئین هایی با مولفه های ساختاری مشابه در دیگر ارگانیسم‌ها بودند؛ پی بردند نظایر وی‌تی‌آر سی در مقادیری از باکتری های روده عامل بیماری های انسانی از جمله طاعون خیارکی و مشمشه وجود دارد. هر کدام از این هم‌ساخت‌های زیستی وی‌تی‌آر سی در مجموع با پروتئین هایی از نظر ساختاری شبیه با وی تی ار سی عمل می کنند. نشان می دهد نقش آنها می تواند مانند پروتیین های ویبریو پاراهمولیتیکوس باشد.

به گفته ارث این شباهت های ساختاری می تواند در نهایت به تولید دارویی منجر شود که بیماری های پدید آمده ناشی از ارگانیسم‌های عفونی مختلف را با روند و شیوه بیماری زایی مشابه درمان کند