模型扩展景观信号蛋白突变

蛋白对细菌保持控制刺激反应敏感平衡交互特异性和滥交,根据莱斯大学科学家。

莱斯大学开发的一种计算模型的理论生物物理学中心将帮助生物学家利用同源的细菌信号系统的性质,揭示了最小的突变,允许信号蛋白信号有效地重组更喜欢助理蛋白质。

他们的开放获取论文主题发表由牛津大学出版社《分子生物学与进化将出现在12月刊的封面。

水稻生物物理学家和领导的研究蛋白质折叠先锋Jose Onuchic博士后研究员瑞安Cheng和校友Faruck Morcos,现在的德克萨斯大学达拉斯,在以前的工作上扩展模型双组分系统,同步进化的氨基酸在绑定表面互相认识。这些系统包括细菌细胞的蛋白质信号相互感知和响应刺激。

新的工作团队的模型扩展到覆盖突变信号蛋白如何影响与合作伙伴的互动,以及它与其他信号系统。扩展的模型连接的事实伴侣蛋白能在人群中找到彼此,同时防止不必要的相声。

“我们首次展示的方法设计新的刺激反应机制在生物有很大的权力,“Onuchic说,他预测,研究将合成生物学和系统生物学的学科更紧密地联系在一起。合成生物学家工程师生物如细菌产生的化学物质或生物电路中作为组件。水稻团队的目标是简化他们的工作,让他们模型许多可能性之前实验室的项目。

“合成生物学中有三个目标,”Onuchic说。“首先是迫使生物体做不应该做的事,喜欢制造胰岛素。第二是改变对特定刺激的反应不同的机制。可能有很多原因,可能影响生物体的表型的行为。第三是重建一个生物体的不同部分理解的部分是什么,如果我们开关。这是我们的项目是什么,”他说。

“我们想了解序列双组分系统的选择,但我们也想证明我们的模型可以预测突变表型,”Cheng说,论文的主要作者。“通过这种方法,我们告诉人们,如果他们想要20功能性突变体,他们可以选择我们的模型产生的前20名。我们只是排名。人想要设计新颖的互动可以使用我们的模型,选择突变并产生这些突变。”

每一个细胞都包含成千上万的双组分信号蛋白程序找到彼此并作为传感器,引发细胞行为,通常通过基因的激活或镇压。

“这些系统有很多response-raising激酶(传感器组件)和有很多的滥交,“Onuchic说。“这很重要,因为一个系统没有一个副本的每一件事情;一切的多个副本,它们相互作用。

“蛋白质是如此相似,他们之间只有细微的不同,因为你想让他们看到的一切在他们的环境中,”他说。“如果他们要完全partner-specific,没有乱交,他们将是非常不同的。当你让这些突变的问题是,你可能会抵消与它的信号交互合作伙伴之间的平衡和相互作用与其它信号蛋白以有害的方式。”

“我们建造了一个协同进化景观能够预测哪些突变导致细菌功能的信号,”Cheng说。进化论风景可以预测在细菌突变如何影响信号,因此,生物体的健康。

他说,开放获取模式将使它更快,研究人员更容易插入突变和决定是否和如何功能。

“现在我们可以应用这些模型来预测基因突变如何影响表型(生物体的特征)。sequence-level突变之间的直接连接,以及他们如何导致生物体的涌现性是分子生物学的圣杯,”他说。

来源:

故事从莱斯大学。原来的文章中写的迈克·威廉姆斯。请注意:上面的内容可能是编辑,以确保其符合技术网络的风格和长度的指导方针。188金宝搏备用

参考:

程,R R。Nordesjo, O。,海耶斯,r . L。莱文,H。弗洛雷斯,s . C。Onuchic, j . N。& Morcos, f (2016)。连接序列空间的细菌信号蛋白质表型使用共同进化的风景。分子生物学与进化。doi:10.1093 / molbev / msw188