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Analyse principale au sujet d'évolution de protéine

Tout en recherchant les objectifs neufs pour des médicaments et des vaccins de malaria, une équipe comprenant un camarade (HHMI) d'étudiant en médecine de Howard Hughes Medical Institute a atteint une analyse principale au sujet d'évolution : les espèces différentes se servent des ensembles assimilés de protéines dans différentes voies.

« Nous avons observé que les organismes peuvent partager beaucoup de protéines assimilées mais maintenir le fonctionnement parallèle très petit parmi elles, » avons dit Taylor Sittler, un étudiant en médecine à l'université de la Faculté de Médecine du Massachusetts à Worcester, le Massachusetts. « Par exemple, falciparum de Plasmodium--le parasite qui entraîne la malaria--les parts avec son hôte humain beaucoup de protéines impliquées en formant des chromosomes pendant la division cellulaire, mais ces protéines peuvent agir l'un sur l'autre dans différentes voies, produisant différentes voies cellulaires et même fonctionnements entièrement différents. Ceci contredit le paradigme actuel reçu que les protéines partagées agissent l'un sur l'autre simplement parce que leurs gènes sont économisés. Il était tout à fait inattendu, » il a ajouté.

La malaria est la troisième principale cause de la mort de maladie infectieuse dans le monde, après la tuberculose et le SIDA. L'Organisation Mondiale de la Santé estime la maladie aiguë de causes de parasite dans environ 300 millions de personnes tous les ans, ayant pour résultat environ 2,7 millions de morts.

Sittler, qui a conduit la recherche pendant son année de camaraderie de HHMI à l'Université de Californie à San Diego (UCSD), est le Co-premier auteur sur un papier publié pendant le 3 novembre 2005, édition de la nature de tourillon. Le papier Co-a été écrit par deux collègues d'UCSD, Silpa Suthram, un candidat de Ph.D. en bio-informatique, et Trey Ideker, un professeur adjoint de la bio-ingénierie.

L'équipe a effectué la découverte tout en comparant des réseaux de protéine de falciparum de P. aux réseaux de protéine dans quatre organismes modèles : levure, mouches à fruit, ascarides lombricoïdes, et pylores de hélicobacter, les bactéries qui entraîne des ulcères de l'estomac. Leur analyse a entraîné sur des caractéristiques élaborées par des inducteurs de Stanley de chercheur de HHMI, un professeur de génétique et l'expert en matière de génome de levure à l'université de Washington à Seattle, et publié dans la même question de la nature.

La découverte présente le pouvoir en pleine expansion de la protéomique, l'étude systématique des protéines. Si les gènes d'un organisme comportent son modèle, alors les protéines sont le bois de charpente, zona, et d'autres matériaux de construction. Les chercheurs de protéomique étudient comment des protéines--ce qui sont les plus grandes molécules biologiques--retenez la cellule ensemble, communiquez avec d'autres cellules, transformez les éléments nutritifs en énergie, et menez à bien les diverses autres fonctions. En comparant des protéines dans différents organismes, les chercheurs peuvent recenser chaque protéine dans des voies cellulaires. Dans le cas des organismes de pathogène, ceci peut mener aux idées neuves au sujet de la façon désarmer l'agent pathogène.

Sittler et collègues à l'UCSD, où il a gagné une maîtrise en bio-ingénierie, ont développé un outil d'exploitation des données PathBlast appelé pour aider à accélérer la comparaison des protéines. Au lieu de comparer les protéines uniques de différents organismes, PathBlast compare les réseaux entiers des protéines. Tandis que les protéines uniques effectuent des tâches spécifiques, les organismes ont besoin des réseaux des protéines pour accomplir des fonctions compliquées, telles que l'invasion de division cellulaire ou, dans le cas du parasite de Plasmodium, d'hôte.

Sittler a expliqué la valeur de l'analyse réseau de protéine : « Si vous savez certaines protéines sont impliquées dans l'invasion des hématies »--quelque chose que le Plasmodium excelle à chez l'homme--« vous pouvez conjecturer que les protéines agissant l'un sur l'autre avec ces protéines sont également impliquées dans les hématies de envahissement. »

Ou, en tant que Co-premier Suthram auteur mettez-le : La « analyse de l'interaction de protéine te donne une deuxième source d'informations sur l'organisme. Maintenant vous pouvez comparer la séquence d'ADN et les réseaux de protéine. Est ce ce que PathBlast fait. »

Les scientifiques comprennent le fonctionnement très de peu de réseaux de protéine, en partie parce que la protéomique est un inducteur relativement neuf. Sittler et son PathBlast développé par collègues à aider à combler certaines des lacunes. Pendant qu'elle tamise par des milliers d'interactions de protéines, PathBlast met en valeur les réseaux dans un organisme qui ressemblent à ceux des des autres. Les chercheurs appellent ces « réseaux économisés. »

Utilisant PathBlast, Sittler et ses collègues recherchés ont économisé des réseaux entre le falciparum de P. et les quatre organismes modèles, comptant trouver des signes au sujet de la façon dont le parasite fonctionne. « Nous espérions trouver quelques protéines qui seraient d'excellents objectifs pour des vaccins ou des pharmaceutiques neuves, » avons dit Sittler.

Au lieu de cela, ils ont découvert que le falciparum de P. est très différent des autres organismes. Il n'en partage seulement trois réseaux de protéine avec de la levure et aucun avec la mouche à fruit, l'ascaride lombricoïde, ou ulcère-entraîner des bactéries. En revanche, la levure et la mouche à fruit partagent 61 réseaux de protéine.

« Ce que ceci indique est ce fonctionnement de protéine peut changer, parfois spectaculaire, avec relativement un petit changement de séquence d'ADN, » a dit Sittler. « Vous pouvez changer quelques paires de bases, et la protéine pourrait prendre un rôle entièrement différent. » Ou, examinant l'analogie de construction, « un clou simplement doit développer une courbure, et soudainement vous avez un crochet. »

« C'est un papier important, » a dit Joseph Vinetz, un biologiste de systèmes à l'UCSD et l'ancien chercheur de recherches de HHMI-NIH qui étudie la malaria dans le laboratoire et dans le domaine, au Pérou. « Il prouve que le Plasmodium peut être employé pour se renseigner sur les mécanismes biologiques fondamentaux, juste comme d'autres organismes modèles. »

Des études plus tôt que comparé le génome du falciparum de P. à cela de l'autre substance, scientifiques a déjà su que le parasite est un excentrique évolutionnaire--plus de 60 pour cent de ses 5.334 protéines ne sont pas trouvés dans d'autres organismes. Mais, Sittler a trouvé, le degré de conservation de réseau de protéine est encore plus petit. « Nous nous sommes attendus à ce que le Plasmodium soit différent. Ce fait partie d'un groupe d'organismes, oblige les parasites, qui sont différents des bactéries et de tous autres organismes multicellulaires, » il a dit. « Mais statistiquement parlant, quand nous avons commencé à regarder les réseaux de protéine, le degré de dissimilitude est allé bien au-delà de ce que nous avons compté. »

Cependant, un des réseaux de protéine que le falciparum de P. partage avec de la levure--un composé impliqué dans l'invasion de cellules--peut, à la fin, aider l'équipe à atteindre leur objectif originel. « Nous avons recensé un composé de Plasmodium qui peut être pivotalement pour une meilleure compréhension du mécanisme de l'action des médicaments qui traitent la malaria et fournissent des objectifs de protéine pour les pharmaceutiques neuves, » a dit Sittler.