Интерактивная карта человеческой клетки выявила ранее неизвестные функции белков

Несмотря на столетия исследований, многие компоненты клетки остаются не нанесенными на карту. Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Стэнфордского университета, Гарвардской медицинской школы и Университета Британской Колумбии создали комплексную интерактивную карту клеток U2OS, связанных с педиатрическими костными опухолями. Исследование опубликовано в Nature.

Методология: интеграция данных

Для картирования субклеточной архитектуры и белковых комплексов исследователи объединили два подхода:

  • Аффинная очистка для документирования взаимодействий между белками.
  • Анализ более 20 000 микроскопических изображений с флуоресцентной меткой из Атласа белков человека (Human Protein Atlas).

Интеграция данных по более чем 5100 белкам выявила 275 различных белковых комплексов разного размера внутри клеток U2OS.

Ключевые открытия

  • Обнаружены 975 ранее неизвестных функций белков.
  • C18orf21 (белок с неизвестной функцией) оказался вовлечен в процессинг РНК.
  • DPP9 (известный протеазный фермент) оказался связан с сигнализацией интерферона, важной для борьбы с инфекцией.

Роль искусственного интеллекта

Для анализа функций белков и их комплексов использовали большую языковую модель GPT-4. Этот инструмент, описанный в Nature Methods, за доли времени, необходимого человеку, обобщал данные и предлагал названия для белковых ассамблей, которые использовались на карте.

Значение для онкологии

Размещение мутировавших белков на карте позволило выявить 21 комплекс, часто мутирующий при детском раке. В этих группах было обнаружено 102 мутировавших белка, тесно связанных с развитием рака. Это смещает фокус исследований с отдельных редких мутаций на общие клеточные механизмы, которые эти мутации нарушают.

Перспективы

Интерактивная карта клетки U2OS служит:

  • Справочником для понимания детских раков.
  • Планом для картирования других типов клеток.
  • Инструментом для использования ИИ в изучении функций белков.
  • Основой для расшифровки механизмов множества заболеваний.