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科技日?qǐng)?bào)記者?陸成寬
基于人工智能預(yù)測(cè)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，我國(guó)科研人員建立起全新的大規(guī)模蛋白質(zhì)聚類(lèi)方法，并成功開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型堿基編輯工具。這一研究為蛋白質(zhì)功能分析、新功能元件挖掘提供了全新策略。相關(guān)成果6月27日在線發(fā)表于《細(xì)胞》雜志。
蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行功能聚類(lèi)，是理解其參與生理過(guò)程、設(shè)計(jì)新型蛋白質(zhì)的重要手段。現(xiàn)有方法主要基于氨基酸一級(jí)序列的相似性對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行聚類(lèi)分析，并以此推斷其功能和演化關(guān)系。
“然而，蛋白質(zhì)功能是由其三維空間結(jié)構(gòu)所決定的，開(kāi)發(fā)出基于三維結(jié)構(gòu)的高通量蛋白質(zhì)聚類(lèi)方法，將為蛋白質(zhì)功能研究提供更直接、可靠的手段，并推動(dòng)未知蛋白質(zhì)的功能挖掘。”論文通訊作者、中科院遺傳發(fā)育所研究員高彩霞介紹。
堿基編輯系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)DNA或RNA的精準(zhǔn)編輯，是基因功能研究、疾病治療、生物育種的變革性技術(shù)。“但是，現(xiàn)有堿基編輯系統(tǒng)的核心元件——脫氨酶來(lái)源于單一家族，這就導(dǎo)致堿基編輯仍有諸多局限，難以滿(mǎn)足多元化的應(yīng)用需求。”高彩霞說(shuō)，正因如此，創(chuàng)新地挖掘新型脫氨酶，開(kāi)發(fā)適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景的新型堿基編輯工具是一項(xiàng)很重要的工作。
此次，研究人員首先通過(guò)人工智能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)模型對(duì)具有代表性的脫氨功能序列的蛋白質(zhì)進(jìn)行了批量三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，隨后創(chuàng)新性地開(kāi)展了基于三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)多重比對(duì)與聚類(lèi)。基于聚類(lèi)結(jié)果，研究人員開(kāi)發(fā)了一系列新型堿基編輯系統(tǒng)，并在動(dòng)、植物細(xì)胞中進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，新型堿基編輯系統(tǒng)突破了現(xiàn)有脫氨酶的應(yīng)用瓶頸，在醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)方面展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。
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