Proteinlerin İşlevselliği ve Etkileşimleri
Biolojik işlevler, farklı proteinlerin etkileşimlerine dayanır. Protein-protein etkileşimleri, DNA’nın transkripsiyonundan hücre bölünmesine kadar pek çok temel süreci yönlendirir.
Ancak, bu işlevlerin moleküler seviyede nasıl düzenlendiği ve proteinlerin birbirleriyle veya kendileriyle nasıl etkileşime girdiği hâlâ netlik kazanmamıştır.
Son araştırmalar, küçük protein parçalarının önemli işlevsellik potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Eksik parçalar olmalarına rağmen, kısa amino asit zincirleri, hedef proteinlerle bağlanabilir ve doğal etkileşimleri yeniden oluşturabilir. Bu süreç, proteinlerin işlevini değiştirebilir veya diğer proteinlerle olan etkileşimlerini bozar.
Bu durumda, protein parçaları, protein etkileşimleri ve hücresel süreçler üzerine temel araştırmalara katkıda bulunabilir ve potansiyel tedavi uygulamaları sağlayabilir.
Yapay Zeka ve FragFold Yöntemi
Yeni bir çalışma, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlanmıştır. Bu yöntem, mevcut yapay zeka modellerini kullanarak protein parçalarının tam proteinlerle etkileşimini tahmin etmekte büyük bir yenilik sunmaktadır. Araştırmalar, bu aracın herhangi bir protein için genetik olarak kodlanabilir inhibitörler üretme potansiyeline sahip olduğunu öne sürüyor.
Çalışma, Gene-Wei Li ve Amy Keating liderliğinde yürütülmüştür.
FragFold, AlphaFold’dan yararlanarak protein parçalarının nasıl bağlanacağını ve inhibitör olarak işlev görebileceğini tahmin etmektedir. Araştırmacılar, FragFold’un tahminlerinin %50’sinden fazlasının doğru olduğunu deneysel olarak doğrulamıştır. Bu, daha önce yapısal verisi olmayan etkileşimlerin tahmin edilmesinde geçerlidir.
FtsZ ve Biyolojik Etkileşimlerin Keşfi
Bir örnek olarak, hücre bölünmesi için kritik bir öneme sahip olan FtsZ proteinine odaklanılmıştır. FtsZ, dinamik bir yapıya sahip olan ve yapısal olarak zorlu bir bölgeye sahip bir proteindir. Araştırmacılar, FtsZ’in aktivitesini keşfetmek için FragFold’u kullanarak çeşitli proteinlerle yeni bağlanma etkileşimleri tespit etmişlerdir. Bu, FtsZ’in biyolojik aktivitesi üzerine daha önceki deneylerle desteklenen önemli bir buluştur.
FragFold’un gücünü gösteren bu ilerleme, yapısının çözülmeden yapılmış olması açısından önem taşımaktadır.
İnhibitörlerden Öteye
496 Şunları gözlemleyerek, proteinleri nasıl etkileyebilecekleri konusunda birçok yönü analiz etmektedirler. Araştırmacılar, protein parçalarının inhibitör olarak işlev görmesinin yanı sıra, bağlandıkları proteinlerin işlevlerini güçlendirebileceğini veya değiştirebileceğini araştırmaktadır.
Geçmişte birçok yöntemle sınırlandırılan protein etkileşimlerini anlamak için bu yeni yaklaşım, yüksek verimli deneysel veriler ve tahmini yapısal modellerin etkileşimi ile güçlü bir dönüşüm sağlıyor. “Geçmiş yöntemlerin aksine, deneysel yapısal verilere bağlı kalmıyoruz”, diyor Swanson. “Bu çalışmanın temel gücü, yüksek verimli deneysel veriler ve tahmin edilen yapısal modeller arasındaki etkileşimde yatmaktadır.”
Özetle, FragFold’un yarattığı olanaklar, protein işlevlerini manipüle etmek için geniş bir yelpazede fırsatlar sunmaktadır. “Fonksiyonu değiştirilebilen genetik olarak kodlanabilir bağlayıcılar oluşturmak, hücre biyolojisi ve hastalıkların tedavisi için yeni araçlar geliştirme fırsatları yaratıyor,” diyor Li.
