Что отличает микропротеины от других белков?
Белок (Белки) традиционно рассматриваются как основные строительные блоки и процессы в живых организмах. До недавнего времени основной научный интерес был сосредоточен почти полностью на более крупных и хорошо изученных белках. В последние годы была выявлена менее знакомая, но чрезвычайно многообещающая группа белка. Это короткие пептидные цепи, содержащие менее 150 аминокислот, которые часто остаются невидимыми для стандартных методов анализа. Их открытие происходит благодаря прогрессу в молекулярной биологии, биоинформатике и, прежде всего, разработке новых алгоритмов и машинного обучения.
Как ученые находят микропротеины?
Исторически большая часть генома называлась «нежелательная ДНК«(» ДНК-боклюк «), потому что он не кодировал какой-то белок. Однако сегодня установлено, что значительная часть этого« темного вещества »генома включает в себя небольшие секции, обозначенные как небольшие открытые рамки считывания (Smorfs) Эти последовательности содержат инструкции по синтезу микропротеинов — короткие белки с потенциально важными биологическими функциями. Их роль является предметом интенсивных исследований, так как считается, что они участвуют в важных регуляторных процессах и могут быть связаны с развитием многих заболеваний, включая злокачественные процессы, нейродегенеративные условия и нарушения метаболических.
Проблема с изучением микропротеинов связана в основном из их небольшого размера, и, следовательно, они не обнаруживаются стандартными подходами протеома (методы и технологии, используемые для анализа всех белков). Вместо поиска и изучения непосредственно в образцах, новые стратегии используют анализ крупных баз данных с генетической информацией и данных об активности генов для обнаружения их последовательностей кодирования. Алгоритм был создан для этой цели Шорт — Инновационный инструмент, который использует машинное обучение, чтобы судить, какие небольшие открытые кадры для чтения (Smorfs) Они могут кодировать микропротеины с важными биологическими функциями и которые не имеют такой роли. Шорт был обучен с использованием управляющего набора случайных небольших открытых кадров считывания, что позволяет быстро и эффективно выделяться разделы ДНК, что, вероятно, приводит к созданию биологически значимых микропротеинов. Работа была опубликована в SP. Методы BMCС
Какова важность микропротеинов для медицины и будущих методов лечения?
При анализе общедоступных данных через Шорт Можно идентифицировать функциональные микропротеины, которые до сих пор остаются незамеченными. Применение алгоритма к базе данных легочных опухолей позволяет найти более 200 новых сечений ДНК, которые, вероятно, кодируют микропротеины. В одном из этих разделов обнаруживается, что связанный микропротеин продуцируется в больших количествах в опухолевой ткани, чем в норме. Это указывает на то, что такой микропротеин может иметь значение в качестве биомаркера для диагностики или в качестве новой терапевтической цели. В этой находе подчеркивается, насколько ценными могут быть методы, основанные на искусственном интеллекте для просмотра огромных объемов генетической информации и направлять усилия ученых на наиболее перспективные молекулы.
Интерес к микропротеинам также растет, потому что они могут объяснить явления, которые не только объясняются классическими белками. Микропротеины участвуют в передаче сигналов клеток, регуляции экспрессии генов, адаптивной реакции на стресс и другие фундаментальные процессы в организме. Некоторые из них могут быть центральными для возникновения заболеваний или их естественной устойчивости к ним, что ставит микропротеины в новом свете в современной медицине.
Кроме того, современные биоинформационные платформы позволяют проводить эти анализы на уже существующих крупных базах данных. Это ускоряет научный прогресс и избегает необходимости дорогостоящих и временных лабораторных экспериментов. Особенно ценно, что эти методы можно использовать для изучения микропротеинов в связи с широким спектром заболеваний — от злокачественных новообразований до нейродегенеративных и метаболических расстройств.
Микропротеины медленно, но верно занимают свое место в центре внимания медицинской науки. Новые открытия показывают, что микропротеины не только дополняют, но и расширяют понимание сложности биологических процессов. В ближайшем будущем микропротеины могут найти приложение, такое как биомаркеры для раннего выявления заболеваний, использование в качестве основы для новых методов мониторинга и даже для персонализированных подходов в сложных условиях.
Ссылки:
1. Miller B, De Souza EV, Pai VJ, et al. Корт -стоп: структура машинного обучения для обнаружения микропротеинов. Методы BMC. 2025; 2 (1): 16. doi: 10.1186/s44330-025-00037-4
2. Olexiouk V, Van Crieking W, Menschart G. Обновление на sorfs.org: репозиторий небольших ORF, идентифицированных профилем рибосомы. Нуклеиновые кислоты Res. 2018; 46 (D1): D497 — D502. Doi: 10.1093/nar/gkx1130
3. D’ima Ng, Ma J, Winkler L, et al. Микропротеин человека, который взаимодействует с комплексом декорации мРНК. Nat Chem Biol. 2017; 13 (2): 174-180. Doi: 10.1038/nchembio.2249
4. Courso JP, Patraquim P. Классификация и функция небольших открытых кадров чтения. Nat Rev Mol Cell Biol. 2017; 18 (9): 575-589. Doi: 10.1038/nrm.2017.58