Создана веб-доступная платформа для исследования белковых структур

Сотрудники лаборатории структурной протеомики Научно-исследовательского института биомедицинской химии (ИБМХ) им. В.Н. Ореховича создали веб-доступную платформу PSSKB для исследования белковых структур. На платформе представлены инструменты собственной разработки для моделирования измененных форм белка и поиска белков по структурному сходству. Решение доступно по адресу psskb.org и не требует регистрации.

Белки, образуемые в клеточном цикле, определяют функцию клетки и обеспечивают ее реакцию на воздействие окружающей среды. Для понимания «жизненного цикла» белка важны сведения о возможных изменениях его структуры и поведения, возникающих вследствие посттрансляционных модификаций (ПТМ) и аминокислотных замен. Зачастую именно эти факторы влияют на модулирование функции, изменение стабильности и локализации белка в клетке. Появление некоторых измененных вариантов (протеоформ) ученые связывают с развитием тех или иных заболеваний — от онкологических до неврологических.

Методы масс-спектрометрии позволяют определить состав белков и их протеоформы, однако они не дают ответов на вопросы о том, как выглядит пространственная структура измененной формы белка, как меняется функция белка при модификации, как выстраиваются его взаимоотношения с другими молекулами в организме. Платформа PSSKB, созданная учеными ИБМХ, объединяющая «омикс»-подходы и методы структурной биологии, позволяет проводить структурный анализ данных, полученных с использованием масс-спектрометрии.

На сегодняшний день платформа представляет три сервиса: моделирование ПТМ, моделирование аминокислотных замен и поиск белков по структурному сходству. Первые два инструмента основаны на программном пакете SCPacker, который является собственной разработкой лаборатории структурной протеомики ИБМХ. Доступно моделирование пяти видов ПТМ: фосфорилирование серина, треонина и тирозина, диметилирование лизина, гидроксилирование цистеина. Для аминокислотных замен реализована возможность изменения любой канонической аминокислоты в белке на любую другую каноническую аминокислоту.

Сервис поиска по структурному сходству также основан на собственной технологии SAFoldNet, которая выявляет схожие по топологии структуры белков с помощью нейронных сетей и структурного алфавита. Пользователь может загрузить свою структуру или выбрать из базы Protein Data Bank (PDB), указав интересующий локус. Сервис с помощью нейронной сети кодирует структуру в последовательность структурного алфавита и выполняет поиск схожих структур по базе PDB, после чего возвращает список структур. Для каждой структуры можно оценить сходство с шаблоном визуально, процент совпадения первичной и вторичной структуры.

Платформа PSSKB объединяет в единый процесс полный цикл исследования, начиная с алгоритмов анализа масс-спектрометрических данных и заканчивая прогнозом изменения структуры и функции белка. Сервисы платформы предназначены для широкого круга исследователей в области биомедицины: биологов, химиков, биохимиков и биофизиков, которые занимаются выявлением и анализом аминокислотных замен и ПТМ белков, ассоциированных с заболеваниями. Для инструментов платформы создан удобный и понятный пользовательский интерфейс, позволяющий погрузиться в структурный анализ без необходимости использования сложных технических навыков.

Одна из важных задач, решаемых платформой PSSKB, является импортозамещение зарубежных сервисов схожего функционала, таких как ViennaPTM или 3D-Blast (на данный момент недоступный из России). Качество предлагаемых на платформе сервисов сопоставимо и по ряду параметров превосходит зарубежные аналоги.

Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований в Российской Федерации на долгосрочный период (2021 — 2030 годы).

Источник: Пресс-служба Минобрнауки РФ