皇冠登1登2登3_AI深入人体内部,可以检测出肠道中的新菌群

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使用人工智能,UT西南大学的研究人员在肠道细菌中,发现了一个新的传感基因家族,这些基因通过结构和可能的功能联系在一起,但不是基因序列。这项发现发表在美国科学院院报,提供了一种新的方法来确定基因在不相关物种中的作用,并可能导致对抗肠道细菌感染的新方法。


Orth医生的实验室一直专注于研究海洋和河口细菌如何引起感染。



2016年,Orth博士和她的同事使用生物物理学来描述两种蛋白质的结构,这两种蛋白质被称为VtrA和VtrC复合物,它们在一种被称为副溶血弧菌的细菌物种中协同工作。她和她的团队随后发现了副溶血弧菌中的VtrA/VtrC复合物,这通常是受污染贝类食物中毒的原因,从细菌细胞表面感应胆汁,发出信号启动化学级联反应,促使这种微生物入侵其人类宿主的肠道细胞。


虽然VtrA与在引起霍乱的相关细菌霍乱弧菌中发现的一种称为ToxR的蛋白质有一些结构特征,但尚不清楚VtrC的同系物是否也存在于这种细菌或任何其他细菌中。


由于没有任何已知的基因具有与VtrC相似的序列同一性,研究人员转向了两年前刚刚发布的名为AlphaFold的软件。这种人工智能程序可以根据编码蛋白质的基因序列准确预测某些蛋白质的结构,这些信息以前只能通过实验室的艰苦工作来收集。


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霍乱弧菌中一种名为ToxS的蛋白质在结构上与VtrC非常相似,尽管这两种蛋白质在遗传序列中没有任何可识别的部分。


当研究人员在其他生物中寻找具有类似结构特征的蛋白质时,他们在其他几种导致人类疾病的肠道细菌物种中发现了VtrC的同系物,包括鼠疫耶尔森菌(导致腺鼠疫)和类鼻疽伯克霍尔德菌(导致一种称为类鼻疽病的热带感染)。这些VtrC同源物中的每一个似乎都与结构上类似于VtrA的蛋白质协同工作,这表明它们的作用可能与副溶血弧菌中的作用相同。


这些结构上的相似性最终可能导致药物治疗由依赖相似致病策略的不同传染性生物引起的疾病。


对这项研究做出贡献的其他UTSW研究人员包括西南医学基金会生物医学研究学者钱聪博士和Jananee Jaishankar博士


这项研究由韦尔奇基金会(I-1561)、从前基金会和美国国立卫生研究院(R01 GM115188)资助。


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