有效的蛋白質(zhì)項(xiàng)目使我們能夠控制細(xì)胞中產(chǎn)生的產(chǎn)品。然而，對于許多負(fù)責(zé)這些產(chǎn)物的生化反應(yīng)，我們不知道是特定的蛋白質(zhì)還是產(chǎn)酶基因負(fù)責(zé)。這些反應(yīng)被稱為“孤兒”，已經(jīng)成為蛋白質(zhì)工程師的一大難題。
此外，用于預(yù)測新穎和假設(shè)的生化反應(yīng)的軟件——現(xiàn)代生物化學(xué)家和合成生物學(xué)家的常用工具——無法為它們分配潛在的基因，這意味著沒有記錄的脫氧核糖核酸序列可供科學(xué)家調(diào)整以改變蛋白質(zhì)或酶的產(chǎn)生。而且為了讓問題進(jìn)一步復(fù)雜化，還有很多“孤兒”代謝酶，它們的具體反應(yīng)是未知的，所以我們的代謝網(wǎng)絡(luò)和路徑圖存在重要的空白。
簡而言之，找出哪些基因?qū)?yīng)于催化孤兒或新假設(shè)反應(yīng)的酶/蛋白質(zhì)，已經(jīng)成為從生物技術(shù)到醫(yī)學(xué)應(yīng)用的關(guān)鍵問題。
幸運(yùn)的是，EPFL瓦西里哈齊馬尼卡蒂斯實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)工程師找到了解決辦法。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的計算方法和名為“BridgIT”的在線工具，用于識別候選基因，并為孤兒和新的假設(shè)反應(yīng)催化蛋白質(zhì)。BridgIT需要知道的只是反應(yīng)位點(diǎn)原子周圍的四個連接鍵，它可以為93%的分析酶促反應(yīng)正確注釋蛋白質(zhì)。如果算上7個掛鉤債券，這個比例幾乎上升到100%。
為了測試BridgIT的準(zhǔn)確性，研究人員將其與曾經(jīng)是孤兒但現(xiàn)在被分配給基因和酶的反應(yīng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了比較——基本上，這些反應(yīng)已經(jīng)變成了“非孤兒”。BridgIT預(yù)測了234個反應(yīng)中的211個(90%)的精確或高度相關(guān)的酶。BridgIT在379個假設(shè)的反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)了334個精確的酶(88%)，這些反應(yīng)曾經(jīng)是新的，并被賦予了酶。
作者寫道：“BridgIT.將使研究人員能夠填補(bǔ)代謝網(wǎng)絡(luò)中的知識空白，并將成為設(shè)計催化非自然轉(zhuǎn)化的新酶的起點(diǎn)。”
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