Aprendizaje automático utilizado para ayudar a determinar la estructura 3D del sistema de secreción tipo IV — ScienceDaily

Con el aumento de las bacterias resistentes a los antibióticos, los científicos han estado buscando formas de cerrar el sistema de secreción Tipo IV (T4SS), un complejo de proteínas en la envoltura exterior de las células bacterianas que les ayuda a intercambiar ADN con las bacterias vecinas y resistir a los antibióticos.

Ahora, una colaboración entre el biólogo computacional de UT Southwestern Qian Cong, Ph.D., y los biólogos moleculares de la Universidad de Londres ha aclarado la estructura del complejo T4SS, proporcionando un modelo que podría ayudar a los investigadores a diseñar medicamentos que desaceleren el desarrollo de la resistencia a los antibióticos. Sus hallazgos fueron publicados en Naturaleza.

“Por primera vez, determinamos la estructura 3D de todo el complejo T4SS”, dijo el Dr. Cong, Profesor Asistente de Biofísica y en el Centro Eugene McDermott para el Crecimiento y Desarrollo Humano en UTSW.

El equipo en Londres fue dirigido por Gabriel Waksman, Ph.D., cuyo laboratorio ha estado trabajando durante más de dos décadas para comprender T4SS, especialmente cómo forma una estructura delgada y hueca llamada pilus, que se conecta a bacterias cercanas para compartir genes. . Para este proyecto, su equipo usó microscopía crioelectrónica (cryo-EM), un proceso que congela proteínas y usa haces de electrones para obtener imágenes microscópicas de alta resolución, para dilucidar la estructura de T4SS. Esto no fue poca cosa ya que el complejo T4SS es más grande que el 99,6% de todos los incluidos hasta la fecha en la biblioteca mundial de estructuras de proteínas.

Luego, la Dra. Cong usó su experiencia en estadísticas y aprendizaje automático para analizar secuencias de proteínas T4SS de varias bacterias para generar predicciones estructurales, que se compararon con los datos de crio-EM. Su análisis computacional apoyó los datos de crio-EM y sugirió una hipótesis sobre la función de T4SS. Si bien ya se sabía que T4SS está involucrado en el ensamblaje de pilus, ella predijo cómo ocurre. Con esa predicción en la mano, el equipo del Dr. Waksman pudo realizar mutaciones específicas dentro de las piezas relevantes del complejo y validar la hipótesis del Dr. Cong en bacterias vivas.

“Además de la contribución que hemos hecho hacia el desarrollo de fármacos para frenar la propagación de los genes de resistencia a los antibióticos, este estudio muestra el poder de los métodos computacionales modernos para validar los resultados experimentales y sugerir conocimientos funcionales más allá de los datos experimentales disponibles”, dijo el Dr. Cong. , un becario de investigación biomédica de la Southwestern Medical Foundation.

Otros investigadores que contribuyeron a este estudio incluyen a Ke?vin Mace?, Abhinav K. Vadakkepat, Adam Redzej, Natalya Lukoyanova, Clasien Oomen, Nathalie Braun, Marta Ukleja, Fang Lu, Tiago RD Costa y Elena V. Orlova del Instituto de Biología Estructural y Molecular, Birkbeck College, Universidad de Londres; y David Baker de la Universidad de Washington.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionado por Centro médico del sudoeste de UT. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.

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