西班牙國(guó)家癌癥研究中心（CNIO）Alfonso Valencia領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)表了題為“Emerging methods in protein co-evolution”的綜述文章，概述了研究蛋白協(xié)同進(jìn)化及相互作用的新方法，展望了這些方法在研發(fā)選擇性藥物中的應(yīng)用。文章發(fā)表在Nature旗下的《自然—評(píng)論》（Nature Reviews Genetics）雜志上。
研究人員在綜述中指出，以協(xié)同進(jìn)化原則為基礎(chǔ)的計(jì)算方法，可以對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)、蛋白功能和蛋白質(zhì)相互作用進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，給這些領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的轉(zhuǎn)變。
“蛋白質(zhì)以相互協(xié)調(diào)的方式演化，也被稱為協(xié)同進(jìn)化molecular coevolution。在過(guò)去幾年中，這類研究的分析工具發(fā)生了重要改變，”Valencia說(shuō)。
這種微觀進(jìn)化領(lǐng)域的革命，使人們得以預(yù)測(cè)蛋白間的相互作用，理解這些分子中發(fā)生的結(jié)構(gòu)改變。同時(shí)也有助于人們分析，疾病所引起的改變會(huì)產(chǎn)生怎樣的潛在影響，例如癌癥或神經(jīng)退行性疾病等等。
在宏觀尺度上，不同物種之間存在著競(jìng)爭(zhēng)和共生關(guān)系。同樣，蛋白也并不是獨(dú)自執(zhí)行功能的獨(dú)行俠，它們也會(huì)彼此協(xié)調(diào)。正因如此，進(jìn)化傾向于在蛋白中引入?yún)f(xié)調(diào)性的改變，調(diào)節(jié)蛋白之間的關(guān)系。
“與上世紀(jì)九十年代相比，現(xiàn)在的計(jì)算方法更有效也更可靠，讓我們能夠在分子水平上探討協(xié)同進(jìn)化，給進(jìn)化論賦予了更深層的意義，”Valencia說(shuō)。“以協(xié)同進(jìn)化為基礎(chǔ)的方法，是我們分析和理解生物學(xué)分子活動(dòng)的理想工具。”
作者在文章中介紹了以蛋白協(xié)同進(jìn)化為基礎(chǔ)的計(jì)算方法，這些方法能夠預(yù)測(cè)不同復(fù)雜程度下的分子相互作用。其中包括：上世紀(jì)九十年代預(yù)測(cè)蛋白接觸點(diǎn)的方法；分析相似蛋白或同家族蛋白與配體選擇性結(jié)合的方法；以及可以預(yù)測(cè)數(shù)千蛋白互作網(wǎng)絡(luò)的方法。
過(guò)去二十年來(lái)，Valencia的團(tuán)隊(duì)完成了相關(guān)領(lǐng)域的多項(xiàng)研究，并且一直在世界上處于地位。“Ras是*的癌基因，去年我們發(fā)表文章預(yù)測(cè)了Ras蛋白與其他蛋白的結(jié)合特異性。我們采用的正是此前以協(xié)同進(jìn)化為基礎(chǔ)開發(fā)的工具，這一工具已經(jīng)被許多其他研究團(tuán)隊(duì)采用。”Valencia解釋道。Ras蛋白家族與多種癌癥有關(guān)，研究這些蛋白與其他重要蛋白的作用方式，將會(huì)開辟藥物研發(fā)的新途徑。
作者在展望相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展前景時(shí)稱，未來(lái)生物信息學(xué)程序員、物理學(xué)家、生物學(xué)家和數(shù)學(xué)家們的廣泛合作，將會(huì)大大推動(dòng)人們對(duì)生物學(xué)分子機(jī)理的認(rèn)識(shí)。
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