У бактерий нашли тысячи новых систем противовирусного иммунитета
Биоинженеры из MIT обнаружили гены, которые спасают бактерии от вирусов, но структурно не похожи на известные аналоги. Всего удалось найти свыше 5000 потенциальных кандидатов. Лабораторные тесты подтвердили работу 42 новых систем, что значительно расширило список известных механизмов клеточной защиты.
Бактерии непрерывно адаптируются, чтобы противостоять бактериофагам (вирусам). Их иммунные механизмы, такие как система CRISPR-Cas или ферменты рестрикции, обладают высокой молекулярной специфичностью. Раньше биологи искали новые защитные гены вручную, проверяя участки ДНК рядом с уже изученными элементами в так называемых «островках защиты». Этот метод оставлял незамеченными одиночные гены и системы на мобильных участках генома (плазмидах). В результате огромная часть потенциальных защитных систем оставалась скрытой от науки.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Science, автоматизировали поиск. Они создали модель машинного обучения DefensePredictor. В ее основу легла белковая языковая модель ESM2. Она анализирует цепочки аминокислот подобно тому, как текстовые нейросети обрабатывают слова. Алгоритм обучили на базе из 17 тысяч геномов прокариот: ему предоставили 15 тысяч известных защитных белков и 186 тысяч обычных, чтобы программа научилась находить скрытые структурные закономерности.
Кроме самой структуры белка, программа считывала 119 геномных параметров: длину гена, расстояние до соседей и соотношение нуклеотидов. Обученную нейросеть запустили на данных 69 штаммов кишечной палочки (Escherichia coli). Программа выделила сотни потенциальных иммунных белков.
Чтобы проверить точность предсказаний, биологи отобрали 94 системы, которые слабо или совсем не напоминали известные защитные механизмы. Ученые синтезировали эти гены, внедрили их в уязвимый штамм кишечной палочки и попытались заразить бактерии панелью из 24 различных вирусов.
Лабораторные тесты подтвердили эффективность алгоритма: 42 из 94 предсказанных систем (45%) успешно защитили бактерии от фагов. Биологи идентифицировали 15 белковых доменов, которые наука никогда ранее не связывала с иммунитетом (например, металлофосфатазы и HAD-подобные фосфатазы). Выяснилось, что почти половина новых защитных генов работает вне классических «островков защиты», часто находясь в мобильных генетических элементах (например, в плазмидах).
Одна из найденных систем (DS-8) содержит фрагмент, родственный человеческому белку SMPDL3A. У людей этот фермент участвует во врожденном иммунном ответе, что указывает на глубокие эволюционные связи между защитой бактерий и человека. Другая система действует по принципу «токсин-антитоксин»: когда вирус проникает в клетку, эта система запускает механизм быстрого самоуничтожения, не давая фагу размножиться и тем самым спасая остальную колонию.
Когда авторы применили модель к тысяче случайных геномов других микроорганизмов, алгоритм нашел более 5200 новых потенциальных систем защиты. Из них свыше 3000 не имеют никаких структурных совпадений с изученными ранее белками.
Алгоритм показал, что бактерии обладают колоссальным и структурно разнообразным арсеналом защиты от вирусов. Дальнейшее изучение найденных систем поможет детализировать картину непрерывной гонки вооружений между вирусами и микроорганизмами, а также проследить эволюцию иммунитета от прокариот до высших животных.
Telegram 
Дзен 
VK Палеонтологи проанализировали кости древних копытных, живших в Южной Америке более 10 миллионов лет назад, и обнаружили на них следы укусов гигантских крокодилов. Это первое доказательство, что огромные размеры позволяли крокодилам успешно охотиться даже на тонных травоядных.
С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Препарат Enhertu показал лучшие результаты, чем стандартная терапия первой линии у пациентов с распространенным немелкоклеточным раком легкого. Это первое исследование третьей фазы, показавшее преимущество HER2-таргетного препарата перед стандартом лечения в первой линии.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии