ردیابی خانواده جدید ژن‌های روده با کمک هوش مصنوعی

به گزارش خبرگزاری صداوسیما، یافته‌های این مطالعه روشی جدید برای تعیین نقش ژن‌ها در گونه‌های نامرتبط نشان می‌دهد و می‌تواند موجب یافتن راه‌های جدید برای مبارزه با عفونت باکتریایی روده‌ای شود.
پروفسور کیم ارث، استاد زیست‌شناسی مولکولی و زیست‌شیمی دانشگاه ساوث‌وسترن آمریکا و یکی از نویسندگان این مطالعه در گروه زیست‌شناسی مولکولی می‌گوید: ما با روشی متفاوت، شباهت‌هایی بین این پروتئین‌ها یافته‌ایم؛ به جای استفاده از توالی ژنتیکی به دنبال شباهت‌هایی در ساختار آن‌ها بودیم.
وی از مدت‌ها قبل مطالعه روی عفونت زایی باکتری‌های دریایی را آغاز کرده بود. ارث و همکارانش در سال ۲۰۱۶ با استفاده از علم زیست‌فیزیک ساختار دو پروتئین به نام‌های مجموعه وی‌تی‌آر‌ای و وی‌تی‌آر سی (VtrA and VtrC) را مشخص کردند. این پروتئین‌ها به صورت مشترک در گونه‌های باکتریایی به نام ویبریو پاراهمولیتیکوس (Vibrio parahaemolyticus) وجود دارند.
دکتر ارث پی برد که مجموعه پروتئین‌های وی‌تی‌آر‌ای و وی‌تی‌آر سی در باکتری ویبریو پاراهمولیتیکوس (باکتری مسبب مسمومیت غذایی ناشی از جانوران دریایی آلوده) موجود است و این میکروب به دلیل انفعالات شیمیایی به سلول‌های روده میزبان انسانی حمله می‌کند.
با اینکه وی‌تی‌آر‌ای از برای برخی مولفه‌ها با پروتئینی به نام توکس ار (ToxR) شباهت دارد که در برخی باکتری‌های مرتبط به نام ویبریو کلرا (باکتری مولد وبا) دیده می‌شود، هنوز معلوم نبود آیا پروتئین مشابه وی‌تی‌آر سی نیز در این باکتری یا باکتری‌های دیگر وجود دارد یا خیر.
لیزا کینچ یکی دیگر از محققان این مطالعه و متخصص زیست‌انفورماتیک در گروه زیست‌مولکولی در این باره می‌گوید: ما هرگز شاهد چنین مورد مشابهی نبوده‌ایم. اما تصور کردیم باید پروتئین‌های مشابهی مانند آن هم وجود داشته باشند.
محققان در ادامه از نرم افزاری استفاده کردند که یک برنامه هوش مصنوعی است و می‌تواند با دقت ساختار برخی پروتئین‌ها را بر اساس توالی‌یابی ژنتیکی پیش بینی کند، اطلاعاتی که پیش از این تنها با مطالعات آزمایشگاهی سخت و طولانی به دست می‌آمد.
یافته‌های این نرم افزار نشان داد پروتئین موسوم به تاکس‌آر در وبا بسیار شبیه ساختار پروتئین وی‌تی‌آرسی است؛ حتی با اینکه هیچ پروتئین مشابه قابل تشخیص در توالی ژنتیکی خود ندارند. هنگامی که محققان به دنبال پروتئین‌هایی با مولفه‌های ساختاری مشابه در دیگر ارگانیسم‌ها بودند؛ پی بردند نظایر وی‌تی‌آر سی در مقادیری از باکتری‌های روده عامل بیماری‌های انسانی از جمله طاعون خیارکی و مشمشه وجود دارد. هر کدام از این هم‌ساخت‌های زیستی وی‌تی‌آر سی در مجموع با پروتئین‌هایی از نظر ساختاری شبیه با وی تی ار سی عمل می‌کنند و نقش آن‌ها می‌تواند مانند پروتیین‌های ویبریو پاراهمولیتیکوس باشد.
به گفته ارث این شباهت‌های ساختاری می‌تواند در نهایت به تولید دارویی منجر شود که بیماری‌های پدید آمده ناشی از ارگانیسم‌های عفونی مختلف را با روند و شیوه بیماری زایی مشابه درمان کند.