Биологи обнаружили неожиданно сильное влияние вариаций белков

Вычислительные биологи из Технического университета Мюнхена (TUM) установили, что влияние вариаций ДНК было сильно недооценено. Новые данные могут повлиять на прогресс в персонализированной медицине.

Масштаб вариаций у здоровых людей

• Белки — это механизмы жизни. Их строительные блоки — аминокислоты, сборка которых следует чертежу в ДНК.
• Исследование образцов крови 60 000 человек показало, что у двух неродственных людей в среднем 20 000 аминокислот различаются (вариации одной аминокислоты, SAVs). Лаборатория МакАртура в США собрала данные о примерно 10 миллионах таких SAVs.
• Экспериментальные данные доступны менее чем для 0.01% SAVs.

Новый метод оценки влияния

• Исследователи TUM разработали метод компьютерного моделирования для предсказания эффектов SAVs.
• Используя экспериментальные данные и статистические методы, программа на основе искусственного интеллекта (машинное обучение и нейронные сети) создаёт модели для прогнозирования эффекта для 99.99% неизученных SAVs.

Неожиданные результаты

• Для миллионов SAVs в белках здоровых людей были предсказаны сильные эффекты.
• Вариации, встречающиеся у более 5% населения, предсказано, что оказывают большее влияние на функции клеток, чем редкие вариации (у менее 1% людей).

Характер и значение эффектов

• Точную природу эффектов определить нельзя. Вариации могут влиять на обоняние, метаболизм, устойчивость к патогенам, реакцию на лекарства или факторы среды.
• «Ни один из этих эффектов может не обнаруживаться в повседневной жизни, — говорит проф. Буркхард Рост. — Но при определённых условиях некоторые из них могут стать значимыми, например, при приёме конкретного препарата».
• Эффекты нельзя просто классифицировать как хорошие или плохие. Сравнение вариаций между людьми и видами предполагает, что каждый вид «пробует» множество вариаций, которые могут быть вредны сегодня, но полезны при изменении условий среды.

Перспективы для медицины

• «Исследование влияния вариаций на структуру и функцию белков только начинается», — отмечает проф. Рост.
• Новые данные могут дать важный импульс для персонализированной медицины. Уже сейчас можно использовать ДНК для определения функции отдельных белков. В будущем эта информация поможет определять оптимальное питание и лекарства для каждого человека.