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新穎的工具有助于翻譯微生物與人體之間的復雜交流

由Quadram研究所和Earlham研究所的科學家開發的新工具正在幫助翻譯微生物組與人體之間的復雜聯系。該工具對于試圖了解微生物如何影響健康,導致疾病的變化并指出潛在的藥物靶標的研究人員來說非常有價值。

人體腸道微生物組在保持我們健康方面具有重要作用。它對于從食物中獲取營養至關重要,而且變得越來越明顯,它在各種慢性,絕癥和生活方式疾病中也發揮著作用。微生物組組成的變化與2型糖尿病,肥胖癥和炎性腸病(IBD)有關,但尚不清楚這些變化如何引起不同狀況的發作,或者它們是否是癥狀。

為了不弄清這些機制,研究人員一直專注于微生物與包括人類在內的宿主生物之間的交流。微生物釋放各種代謝物,蛋白質和RNA分子,使它們能夠與宿主生物體中的其他蛋白質進行通訊。這可能會引起宿主網絡的響應,導致打開或關閉調節各種過程的宿主基因。

如果我們要了解影響健康和疾病的過程,那么在微生物和宿主蛋白之間轉換這些跨王國的交流至關重要。已經對某些細菌進行了這種跨王國的交流研究,這些細菌主要是觸發特定疾病狀況的致病菌。但是微生物組可能包含成千上萬種不同的物種,所有這些物種都可能與一系列不同的宿主蛋白進行通訊,并與許多不同的信號傳導途徑和生理過程相關。

為了處理這些復雜的通信,Quadram研究所和Earlham研究所的Tamas Korcsmaros博士和Padhmanand Sudhakar博士及其同事開發了一個稱為MicrobioLink的集成計算管道。MicrobioLink發表在《細胞》雜志上,將微生物蛋白與可能與之相互作用的宿主蛋白相連接,然后推斷這些相互作用如何影響宿主的細胞過程。

研究人員可以使用Microbiolink測試一組蛋白質,例如可能是整個微生物群落分泌的蛋白質,與來自實驗數據或現有數據庫的宿主蛋白質的相關列表進行對比。然后,管道根據微生物和宿主蛋白各自的分子特征(例如域和基序)預測微生物和宿主蛋白之間的相互作用。蛋白質-蛋白質相互作用代表了細菌與宿主之間潛在的有趣的交流通道。

下一步,Microbiolink的功能將在網絡科學中使用一種稱為擴散的原理來追蹤微生物與宿主蛋白之間的相互作用對下游其他宿主過程的影響。這使用已驗證的分子相互作用的現有數據庫來跟蹤來自宿主蛋白(預計被微生物蛋白結合并因此被微生物蛋白修飾)的信號傳遞到宿主中的其他靶基因或蛋白。通過適當的過濾,這可以識別網絡中的關鍵節點以及宿主中受微生物與宿主之間原始通訊影響的特定基因或蛋白質。

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