Обнаружены тысячи новых белков в микрофлоре человека

Почти все эти недавно описанные белки выполняют неизвестные функции в организме человека, и исследователи предполагают, что их открытие открывает новую границу для будущей разработки терапевтических лекарств.

«Очень важно понять взаимодействие между клетками человека и микробиомом», объясняет Ами Бхатт, старший автор исследования. «Как они общаются? Как штаммы бактерий защищают себя от других штаммов? Эти функции наверняка можно обнаружить в очень маленьких белках».

Эти крошечные белки обычно игнорировались исследователями из-за фундаментальных трудностей в их обнаружении. Как правило, их длина менее 50 аминокислот и, скорее всего, они выполняют критические функции связи между бактериальными штаммами и хозяевами, в которых они обитают. Чтобы отследить эти небольшие сигнальные белки, исследователи обратили внимание на бактериальные геномы.

«Бактериальный геном подобен книге с длинными цепочками букв, только некоторые из которых кодируют информацию, необходимую для производства белков», объясняет Бхатт. «Традиционно мы определяем присутствие генов, кодирующих белки, в этой книге путем поиска комбинаций букв, которые указывают на сигналы «старт» и «стоп». Это хорошо работает для более крупных белков. Но чем меньше белок, тем более вероятно, что этот метод даст большое количество ложных срабатываний».

Используя новый вычислительный подход, исследователи провели сравнительное исследование человеческих метагеномов, выявив более 4000 семейств белков, большинство из которых ранее никогда не идентифицировались. Огромный объем открытия удивил исследовательскую группу, которая ожидала найти несколько сотен новых строк генов, кодирующих малые белки, но обнаружила тысячи.

В исследовании предлагаются гипотезы относительно функции некоторых из этих небольших семейств белков на основе их геномного соседства, распространенности в определенных участках человеческого тела и других факторов. Например, некоторые из недавно открытых семейств белков имеют генетические признаки с ранее открытыми белками, которые усиливают устойчивость к антибиотикам.

Документ, опубликованный в журнале Cell, предлагает исчерпывающую сводку по всем 4539 недавно обнаруженным семействам небольших белков, и по сути служит большим новым каталогом для будущих исследований. Следующий шаг - понять какие механические функции выполняют эти маленькие белки, открывая дверь потенциальным новым антибиотикам или другим лекарствам для терапевтического использования человеком.

«Небольшие белки могут быстро синтезироваться и использоваться бактериями в качестве биологических переключателей для переключения между функциональными состояниями или для запуска специфических реакций в других клетках», говорит Бхатт. «Их также легче изучать и манипулировать, чем более крупными белками, что может облегчить разработку лекарств. Мы ожидаем, что это станет важной новой областью биологии для изучения».

Новое исследование было опубликовано в журнале Cell.