Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
В ИТМО разработали сервис для анализа биохимических реакций в клетках на уровне атомов
Биоинформатики ИТМО разработали сервис для анализа клеточного метаболизма — биохимических реакций, отвечающих за жизнедеятельность клеток, — Shiny GATOM. В отличие от аналогов предложенный инструмент рассматривает клеточные процессы на самом глубоком уровне — не только на уровне веществ и генов, но и на уровне атомов. Это облегчает интерпретацию результатов. Сервис будет полезен для решения задач в биологии и медицине — например, он может помочь в разработке лекарств против аутоиммунных заболеваний и рака.
Статья по проекту опубликована в журнале Nucleic Acids Research. Метаболизм в клетках играет важную роль в регуляции многих биологических процессов, в том числе работы иммунной системы. Глубинное изучение метаболизма помогает лучше понять, как в живых организмах протекают аутоиммунные заболевания или развивается рак, а также создавать новые методы лечения этих болезней.
Однако существующие решения позволяют разобрать лишь ограниченный набор стандартных химических реакций. Для нетривиальных задач — например, для анализа сбоев и «поломок» в клеточном метаболизме — нужны более сложные программные продукты. Кроме того, необходимы инструменты, которые смогут представлять детальную информацию не только о метаболическом пути в целом, но и об его отдельно взятых участках.
Работа над новым решением началась еще в 2016 году — тогда ученым из ИТМО совместно с зарубежными коллегами удалось разработать веб-сервис, который обнаруживает связи между изменениями в метаболизме и генах. Сейчас это уже полноценная программа, которую можно установить на компьютер.
«Принцип работы с программой достаточно простой. Исследователь загружает в нее таблицу с данными по метаболитам (простые низкомолекулярные вещества, вовлеченные в обмен веществ) и активности генов, например, раковой клетки. Программа сравнивает эти данные с базами KEGG и Rhea, в которых описаны большинство биологических процессов в стандартном состоянии. Результат выдается в виде некой карты, графа, где наглядно представлен путь превращения веществ и видны связи между ними.
Вершины этого графа — вещества, линии между ними (“ребра”) — реакции. Причем алгоритм сам выделяет цветом те метаболиты и кодирующие их гены, на которые нужно обратить внимание. На это все уходит около минуты», – рассказывает Алексей Сергушичев, директор научно-образовательного центра геномного разнообразия и руководитель фронтирной лаборатории «Вычислительные методы для системной биологии» в ИТМО.
За последние несколько лет функционал сервиса расширился — он теперь умеет анализировать биохимические реакции не только на уровне веществ, но и на уровне атомов. Это позволяет лучше структурировать граф и облегчает интерпретацию результатов. Однако в графе с превращениями отдельных атомов усложняется поиск подграфов с наиболее выраженными изменениями, ведь атомы могут встречаться сразу в нескольких веществах, а, значит, количество рассматриваемых реакций увеличивается в несколько раз. Ученым удалось решить и эту проблему — сервис сам убирает ненужные повторы и оставляет лишь «ребра» и вершины с положительным весом, то есть высоким показателем значимости.
«Еще одно важное обновление — возможность работать с липидомными данными (информацией о жирах и их производных). Изучая их, можно, например, узнать, как устроены разные отделы головного мозга, где разнообразие жирового состава играет большую роль. Липидомика — относительно новое, но активно развивающееся направление, и программ, которые умеют анализировать метаболические липидные процессы, практически нет. Однако реакции с липидами уже хорошо описаны в базе Rhea — теперь она также является частью алгоритма GATOM», — объяснила Мария Емельянова, первый автор статьи, программист научно-образовательного центра геномного разнообразия ИТМО.
Благодаря разработанному вычислительному методу авторы уже смогли связать развитие болезни Альцгеймера с «поломкой» в гене TREM2 и показали, что снизить темпы роста опухоли можно за счет замедления определенных процессов метаболизма в раковых клетках. В дальнейших планах ученых — добавить новые базы данных с реакциями, а также повысить эффективность и скорость работы с алгоритмами. Исследование реализовано в рамках программы «Приоритет 2030» Минобрнауки России.
Telegram 
Дзен 
VK Исследовательская группа из NASA выяснила, как на поверхности Красной планеты образуются маленькие темные объекты в форме пауков. Новаторский эксперимент, проведенный в лабораторных условиях, позволил воссоздать процессы, которые наблюдаются на поверхности Марса в зимние и весенние месяцы.
Инженеры из Беларуси разработали альтернативный маршрут для более быстрой, безопасной и доступной перевозки грузов по сравнению с использованием Северного Морского пути (СМП). Проект предусматривает организацию высокоскоростных грузопассажирских перевозок, в том числе транзитных, что станет альтернативой другим видам транспорта, в первую очередь, авиации, за счет высокой скорости передвижения и уровня комфорта.
Правда ли то, что человеческие кости прочнее стали, продолжаем ли мы расти после 25 лет, почему у некоторых костей больше, чем написано в учебниках, в честь какой птицы назвали копчик, какого цвета кости на самом деле, из-за чего в старости люди становятся ниже и почему зубы не могут отрасти повторно? Ученые Пермского Политеха и ПГМУ имени Академика Е.А. Вагнера поделились интересными фактами о скелете человека.
Французские исследователи проанализировали тысячи спутниковых снимков поверхности Антарктиды и выяснили, что почти весь континент покрывают продольные дюны — такой рельеф часто встречается на спутнике Сатурна Титане. Ученые также узнали, какие ветры формируют антарктические дюны, и нашли противоречие, раскрывающее детали климата на континенте.
Удовлетворенность отношениями снижается все время, пока они длятся. Однако у пар, которые остаются вместе на всю жизнь, и у тех, кто в конечном счете расстается, это происходит с разной скоростью. Ученые из Германии описали «жизненный цикл» разных романтических отношений, а также вычислили пороговое значение удовлетворенности, при достижении которого пара с большой вероятностью распадется.
Исследовательская группа из NASA выяснила, как на поверхности Красной планеты образуются маленькие темные объекты в форме пауков. Новаторский эксперимент, проведенный в лабораторных условиях, позволил воссоздать процессы, которые наблюдаются на поверхности Марса в зимние и весенние месяцы.
Месторождения самородного золота приурочены главным образом к кварцевым жилам. Считается, что оно осаждается из горячих магматических растворов, внедряющихся по трещинам в горных породах. Однако образование крупных скоплений золота представляет собой минералогическую загадку. Австралийские ученые предположили, что дело — в пьезоэлектрических свойствах кварца, которые под действием частых землетрясений способствуют образованию больших скоплений драгоценного металла.
На юге Шотландии расположена деревня, издавна связанная с легендой о Мерлине — великом волшебнике, наставнике короля Артура. Ранее эта история, как и многие другие части артуровского цикла, не имела никаких археологических подтверждений — только крайне запутанные упоминания в древних манускриптах. Теперь ситуация изменилась.
Французские исследователи проанализировали тысячи спутниковых снимков поверхности Антарктиды и выяснили, что почти весь континент покрывают продольные дюны — такой рельеф часто встречается на спутнике Сатурна Титане. Ученые также узнали, какие ветры формируют антарктические дюны, и нашли противоречие, раскрывающее детали климата на континенте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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
Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно