Vědci z CEITECu MU vylepšili metodu na zkoumání struktur biomolekul

29. ledna 2018

Sdílet na Facebooku Sdílet na Twitteru

Tisková zpráva, Brno, 29.1.2018

Výrazný posun a lepší možnosti určování struktury biomolekul, jako jsou bílkoviny či nukleové kyseliny přináší nový přístup k měření a počítačový algoritmus, který vytvořili Thomas Evangelidis a Kostas Tripsianes z CEITECu Masarykovy univerzity. Práci o zcela nové možnosti automatizovaného vyhodnocování spekter sledovaných bílkovin metodou nukleární magnetické rezonance, která výrazně šetří čas i náklady, zveřejnil časopis Nature Communications.

Vědcům z výzkumné skupiny Kostase Tripcianese - Interakce proteiny-DNA se tak podařilo významně přispět k rozvoji této metody, která je schopná určovat strukturu biomolekul až na úroveň atomů, jejich komplexů a také jejich dynamické chování. Znalost struktury biomolekul je přitom klíčová, protože ovlivňuje i jejich funkci. Nový způsob měření a zpracování naměřených informací přinese zejména úsporu času a nákladů na měření a výpočty.

„Hlavní bariérou většího využívání metody nukleární magnetické rezonance pro odhalování struktur biomolekul je v současnosti fakt, že pro získání dostatečně přesné struktury sledované látky je potřeba několik týdnů přístrojového času a dalších několik měsíců práce vyškoleného odborníka. Náš počítačový program pro modelování struktur s názvem 4D-CHAINS snižuje tuto dobu asi na tři týdny,“ uvedl vedoucí výzkumné skupiny Kostas Tripsianes.

Základem automatizace je způsob měření, který sbírá jen signály určitých atomů zkoumané molekuly a za pomoci algoritmu založeného na statistických datech získaných z databází již naměřených struktur pak dopočítává její trojrozměrný model.

Díky tomu je nová metoda podstatně rychlejší při měření, šetří lidskou práci, je výrazně levnější a navíc je přesnější. „Náš algoritmus automaticky přiřazuje signály jednotlivým atomům dané biomolekuly s více než 95procentní úplností a chybovostí nižší než 1,5 procenta,“ uvedl Tripsianes. Výsledná data se pak dají ještě zpřesnit takzvanými protokoly Rosetta, které vyvinuli odborníci z Kalifornské univerzity v Santa Cruz.

Vědci na projektu dál pracují. „Chtěli bychom do něj zapojit také umělou inteligenci a rozšířit díky tomu škálu bílkovin, jejichž strukturu bude možné dopočítávat automaticky,“ doplnil autor počítačového algoritmu Thomas Evangelidis.

Algoritmus je pro nekomerční účely volně ke stažení ZDE

Publikace: Evangelidis, T., Nerli, S., Nováček, J., Brereton, A., Karplus, P., Dotas, R., Venditti, V., Sgourakis, N.G., Tripsianes, K. (2018). Automated NMR resonance assignments and structure determination using a minimal set of 4D spectra. Nature Communications, 9(1). http://dx.doi.org/10.1038/s41467-017-02592-z