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新颖的工具有助于翻译微生物与人体之间的复杂交流

由Quadram研究所和Earlham研究所的科学家开发的新工具正在帮助翻译微生物组与人体之间的复杂联系。该工具对于试图了解微生物如何影响健康,导致疾病的变化并指出潜在的药物靶标的研究人员来说非常有价值。

人体肠道微生物组在保持我们健康方面具有重要作用。它对于从食物中获取营养至关重要,而且变得越来越明显,它在各种慢性,绝症和生活方式疾病中也发挥着作用。微生物组组成的变化与2型糖尿病,肥胖症和炎性肠病(IBD)有关,但尚不清楚这些变化如何引起不同状况的发作,或者它们是否是症状。

为了不弄清这些机制,研究人员一直专注于微生物与包括人类在内的宿主生物之间的交流。微生物释放各种代谢物,蛋白质和RNA分子,使它们能够与宿主生物体中的其他蛋白质进行通讯。这可能会引起宿主网络的响应,导致打开或关闭调节各种过程的宿主基因。

如果我们要了解影响健康和疾病的过程,那么在微生物和宿主蛋白之间转换这些跨王国的交流至关重要。已经对某些细菌进行了这种跨王国的交流研究,这些细菌主要是触发特定疾病状况的致病菌。但是微生物组可能包含成千上万种不同的物种,所有这些物种都可能与一系列不同的宿主蛋白进行通讯,并与许多不同的信号传导途径和生理过程相关。

为了处理这些复杂的通信,Quadram研究所和Earlham研究所的Tamas Korcsmaros博士和Padhmanand Sudhakar博士及其同事开发了一个称为MicrobioLink的集成计算管道。MicrobioLink发表在《细胞》杂志上,将微生物蛋白与可能与之相互作用的宿主蛋白相连接,然后推断这些相互作用如何影响宿主的细胞过程。

研究人员可以使用Microbiolink测试一组蛋白质,例如可能是整个微生物群落分泌的蛋白质,与来自实验数据或现有数据库的宿主蛋白质的相关列表进行对比。然后,管道根据微生物和宿主蛋白各自的分子特征(例如域和基序)预测微生物和宿主蛋白之间的相互作用。蛋白质-蛋白质相互作用代表了细菌与宿主之间潜在的有趣的交流通道。

下一步,Microbiolink的功能将在网络科学中使用一种称为扩散的原理来追踪微生物与宿主蛋白之间的相互作用对下游其他宿主过程的影响。这使用已验证的分子相互作用的现有数据库来跟踪来自宿主蛋白(预计被微生物蛋白结合并因此被微生物蛋白修饰)的信号传递到宿主中的其他靶基因或蛋白。通过适当的过滤,这可以识别网络中的关键节点以及宿主中受微生物与宿主之间原始通讯影响的特定基因或蛋白质。

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