通过结构性蛋白质组探索对人类肠道微生物组的功能性见解
Hongbin Liu1, Juntao Shen1, Zhiwei Zhang2
1State Key Laboratory of Quantitative Synthetic Biology, Shenzhen Institute of Synthetic Biology, Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen 518055, China.
这项研究引入了来自人类肠道微生物组的270万个蛋白质结构的数据库. 这些结构信息有助于识别蛋白质功能和发现新的酶,从而提高我们对肠道微生物群落的理解.
科学领域:
- 微生物学 微生物学
- 结构生物学 结构生物学
- 生物信息学是一种生物信息学.
背景情况:
- 人体肠道微生物组的蛋白质组是巨大的,许多蛋白质的功能是未知的.
- 基于序列的方法由于进化分歧而难以识别函数.
- 了解这些蛋白质对于宿主健康至关重要.
研究的目的:
- 开发一个全面的数据库,从人类肠道微生物群中预测蛋白质结构.
- 为了利用结构信息进行功能注释和发现.
- 增强对微生物蛋白功能及其在宿主健康中的作用的理解.
主要方法:
- 开发人类肠道微生物蛋白质结构数据库 (预测结构约270万个).
- 使用结构类比对蛋白质功能注释,特别是对于菌体蛋白质.
- 采用结构导向方法和结构对齐来识别酶.
- 基于结构编码的蛋白质语言模型,实施一种无对齐的方法,即密集酶检索.
主要成果:
- 结构类比显著改善了菌素蛋白的注释.
- 揭示了菌体内的结构多样化,具有消除肠道病原生物的潜力.
- 在氨酸生物合成中鉴定了微生物宿主异酶和以前未被识别的细菌酶.
- 通过密集的酶检索,证明了远程同类的超快速和灵敏的检测.
结论:
- 计算结构基因组学对于肠道微生物组的功能阐明是有价值的.
- 人体肠道微生物蛋白质结构数据库为探索微生物蛋白质功能提供了强大的资源.
- 基于结构的方法为发现微生物功能和潜在的治疗点提供了新的途径.
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