PACT - Prediction of amyloid cross-interaction by threading.

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

Amiloid proteinler genellikle Alzheimer, Parkinson ve diğerleri de dahil olmak üzere hastalıkların başlangıcı ile ilişkilidir. Bununla birlikte, fizyolojik fonksiyonlarda yer alan geniş bir fonksiyonel amiloid sınıfı vardır, örneğin, mikrobiyal biyofilmlerin oluşumu veya hormonların depolanması. Son çalışmalar, bir amiloid fibrilin, farklı bir türden bile olsa başka bir proteinin toplanmasını etkileyebileceğini göstermiştir. Bu, agregasyon sürecinin amplifikasyonu veya zayıflamasına neden olabilir. Amiloid çapraz etkileşimlere ilişkin içgörü, amiloid hastalıklarının daha iyi anlaşılması ve mikrobiyal amiloidlerin insan proteinleri üzerindeki potansiyel etkisi için çok önemli olabilir. Bununla birlikte, gerekli deneylerin zorlu doğası nedeniyle, bu tür etkileşimlerin bilgisi hala sınırlıdır. Burada, PACT (Threading tarafından Amiloid Çapraz-etkileşiminin Öngörülmesi) - amiloid çapraz-etkileşimlerin tahmini için hesaplama yöntemini sunuyoruz. Yöntem, iki amiloidojenik peptid tarafından oluşturulan heterojen bir fibrilin modellenmesine dayanmaktadır. Ortaya çıkan yapı, makullüğüne ve enerjik stabilitesine yaklaşan yapısal istatistiksel potansiyel ile değerlendirilir. PACT, etkileşim halindeki amiloidlerin AmyloGraph veritabanında toplanan veriler üzerinde geliştirildi ve ilk olarak değerlendirildi ve ROC Altında Alan (AUC=0.88) ve F1 (0.82) yüksek değerlere ulaştı. Daha sonra, CsgA'nın etkileşimlerini incelemek için yöntemimizi uyguladık - referans veri kümelerimizde kullanılmayan bir bakteri biyofilm proteini, insan bağırsaklarında yaşayan birkaç bakteri türünde ifade edilir - iki insan proteini ile. Çalışma, Parkinson hastalığına dahil olan bir insan proteini olan alfa-sinüklein ve tip 2 diyabete dahil olan insan adacık amiloid polipeptidini (HIAPP) içeriyordu. Her iki durumda da, PACT çapraz etkileşimlerin ortaya çıkışını öngördü. Önemli olarak, yöntem, her iki etkileşimde de merkezi bir rol oynadığı gösterilen proteinlerin belirli bölgelerini gösterdi. Belirtilen CsgA parçalarının ThT tahlili ile elde edilen kinetik özelliklere dayanarak HIAPP ile etkileşime giren yeni sonuçlarını deneysel olarak doğruladık. PACT, amiloid etkileşimlerinin yüksek verimli çalışma olasılığını açar. Önemli olarak, oldukça uzun protein parçaları ile çalışabilir ve tamamen fizikokimyasal bir yaklaşım olarak, kıt eğitim verilerine çok az güvenir. Araç https://pact.e-science.pl/pact/ adresinde bir web sunucusu olarak kullanılabilir. Yerel sürüm https://github.com/KubaWojciechowski/PACT adresinden indirilebilir.

Özgün kaynak özetini okuyun

Amyloid proteins are often associated with the onset of diseases, including Alzheimer's, Parkinson's and many others. However, there is a wide class of functional amyloids that are involved in physiological functions, e.g., formation of microbial biofilms or storage of hormones. Recent studies showed that an amyloid fibril could affect the aggregation of another protein, even from a different species. This may result in amplification or attenuation of the aggregation process. Insight into amyloid cross-interactions may be crucial for better understanding of amyloid diseases and the potential influence of microbial amyloids on human proteins. However, due to the demanding nature of the needed experiments, knowledge of such interactions is still limited. Here, we present PACT (Prediction of Amyloid Cross-interaction by Threading) - the computational method for the prediction of amyloid cross-interactions. The method is based on modeling of a heterogeneous fibril formed by two amyloidogenic peptides. The resulting structure is assessed by the structural statistical potential that approximates its plausibility and energetic stability. PACT was developed and first evaluated mostly on data collected in the AmyloGraph database of interacting amyloids and achieved high values of Area Under ROC (AUC=0.88) and F1 (0.82). Then, we applied our method to study the interactions of CsgA - a bacterial biofilm protein that was not used in our in-reference datasets, which is expressed in several bacterial species that inhabit the human intestines - with two human proteins. The study included alpha-synuclein, a human protein that is involved in Parkinson's disease, and human islet amyloid polypeptide (hIAPP), which is involved in type 2 diabetes. In both cases, PACT predicted the appearance of cross-interactions. Importantly, the method indicated specific regions of the proteins, which were shown to play a central role in both interactions. We experimentally confirmed the novel results of the indicated CsgA fragments interacting with hIAPP based on the kinetic characteristics obtained with the ThT assay. PACT opens the possibility of high-throughput studies of amyloid interactions. Importantly, it can work with fairly long protein fragments, and as a purely physicochemical approach, it relies very little on scarce training data. The tool is available as a web server at https://pact.e-science.pl/pact/ . The local version can be downloaded from https://github.com/KubaWojciechowski/PACT .

Bilimsel değerlendirme

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.