Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ ba, 20/10/2020 | 23:58

Thứ ba, 20/10/2020 | 23:58

Đo lường - NSCL

Cập nhật lúc 07:22 ngày 17/10/2020

Ứng dụng công nghệ máy học để dự đoán rối loạn protein từ chuỗi axit amin

Theo báo cáo đăng trên Scientific Reports, hai nhà khoa học đứng đầu nghiên cứu TS. Rupashree Dass và PGS. Jakob Toudahl Nielsen (Đại học Aarhus - Đan Mạch) đã xây dựng một công cụ kết hợp giữa máy học và dữ liệu NMR gọi là ODiNPred. Theo họ, công cụ này giúp đưa ra dự đoán tốt nhất về vùng có khả năng bị rối loạn dựa trên thông tin về tần số tuế sai của các spin trong nguyên tử protein. 
Nghiên cứu được đánh giá rất hữu ích cho các nghiên cứu nhằm hiểu sâu hơn về cấu trúc, vai trò và sự điều hòa của các protein bị rối loạn bản chất.
Rối loạn cấu trúc protein
Rối loạn cấu trúc có ảnh hưởng rất lớn tới chức năng protein trong các quá trình sinh học đa dạng. Do đó, các nhà khoa học từ lâu đã tìm kiếm các phương pháp dự đoán trật tự và rối loạn của trình tự axit amin.
Từ thế kỷ trước, nhà hóa sinh danh tiếng người Mỹ Christian B. Anfinsen đã đưa ra kết luận sâu sắc về khả năng trở lại cấu trúc ba chiều "nguyên bản" của protein khi bị đặt trong "điều kiện biến tính". Trong kết luận này, ông cho rằng  thông tin chi phối việc tìm kiếm trở lại trạng thái ban đầu được ẩn trong chuỗi axit amin. Những thông tin này thường gắn liền với tín hiệu điều khiển trung tâm của sinh học phân tử. Một gen mã hóa trình tự axit amin và trình tự mã hóa cho một cấu trúc cụ thể.
Các protein bị rối loạn về bản chất
Bước đột phát tiếp theo được đánh dấu bằng sự ra đời của giải trình tự bộ gen người. Khi hàng nghìn bộ gen của các sinh vật khác nhau được giải trình tự, các nhà khoa học đã có một khám phá đáng kinh ngạc: có rất nhiều gen mã hóa các protein có độ phức tạp thấp. Nói cách khác, các protein này không chứa các axit amin thích hợp để gấp lại và các thí nghiệm xác nhận rằng chúng "bị rối loạn về bản chất". Hóa ra có hơn một phần ba số gen của con người mã hóa chứng rối loạn protein.
Làm thế nào để phát hiện rối loạn protein?
Vì các protein bị rối loạn rất linh hoạt, chúng không thể kết tinh và không thể thu được thông tin từ nhiễu xạ tia X trên các tinh thể protein. Thay vào đó, các nhà khoa học sử dụng phương pháp NMR. Trong phương pháp này, một đặc tính vật lý lượng tử gọi là "spin" được đo trong từ trường mạnh với mỗi nguyên tử trong phân tử. Tần số tuế sai chính xác của các spin cho phép các nhà nghiên cứu đo lường mức độ mà mỗi axit amin được sắp xếp hoặc gây ra rối loạn protein. Công cụ ODiNPred được phát triển từ nghiên cứu này sẽ giúp dự đoán một cách hiệu quả vùng có khả năng bị rối loạn dựa trên thông tin được cung cấp. 
Nghiên cứu được đánh giá rất hữu ích cho các nghiên cứu nhằm hiểu sâu hơn về cấu trúc, vai trò và sự điều hòa của các protein bị rối loạn bản chất.
Thanh Trà biên dịch 


lên đầu trang