A consensus method for the prediction of aggregation-prone peptides in globular proteins
Μια συναινετική μέθοδος πρόγνωσης πεπτιδίων που εμφανίζουν τάση προς συσσωμάτωση στις σφαιρικές πρωτεΐνες
My Bachelor's thesis in Biology was about developing a consensus method for the prediction of amyloidogenic determinants in globular proteins. Several studies suggest that not all regions of a polypeptide chain are equally important for determining its aggregation tendency. It seems that protein aggregation is mediated by short aggregation prone segments. These aggregation nucleating regions can be detected in the sequence of a protein in silico based on physicochemical principles (phenomenological models) or/and molecular simulation approaches. Many prediction algorithms have been developed over the years to perform this task.
Amyloid structures constitute a specific subset of insoluble fibrous protein aggregates formed by sequences that allow the intermolecular beta-sheet arrangements to pack in a three dimensional structure, resulting in the formation of highly stable amyloid fibrils. The biological properties of these fibrils differ from those of amorphous aggregates. Amyloid fibrils have functional roles throughout all kingdoms of life as structural scaffolds, adhesives, water tension modulators, protective formations etc. Furthermore, protein deposits found in association with a range of human diseases are often enriched in amyloid structure.
For the prediction of the potential amyloidogenic regions, a consensus method has been developed, the web-based tool AMYLPRED2, which combines 11 different methods. This tool allows comparison of the individual predictions and provides more objective results. Protein aggregation and amyloid fibril formation prediction methods might be used for screening therapeutic approaches against amyloidosis and the control and fine-tuning of protein solubility in the field of biotechnology. Last but not least, these methods may improve the understanding of amyloid-fibril formation process.
You can find more details for this work in the corresponding paper publlished in PLoS ONE.
Η πτυχιακή μου εργασία στη Βιολογία είχε να κάνει με την ανάπτυξη μια συναινετικής μεθόδου για την πρόγνωση αμυλοειδογόνων καθοριστών σε σφαιρικές πρωτεΐνες. Πολλές μελέτες δείχνουν ότι δεν είναι όλες οι περιοχές μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας εξίσου σημαντικές στον καθορισμό της τάσης συσσωμάτωσης που αυτή εμφανίζει. Φαίνεται ότι η συσσωμάτωση των πρωτεϊνών διαμεσολαβείται από μικρά τμήματα που είναι επιρρεπή προς συσσωμάτωση. Αυτές οι περιοχές που αποτελούν τους πυρήνες συσσωμάτωσης μπορούν να εντοπισθούν στην αλληλουχία της πρωτεΐνης in silico με βάση φυσικοχημικές αρχές (φαινομενολογικά μοντέλα) ή/και προσεγγίσεις μοριακής προσομοίωσης. Πολλοί προγνωστικοί αλγόριθμοι έχουν αναπτυχθεί κατά τα τελευταία χρόνια για την εκπλήρωση αυτού του σκοπού.
Οι αμυλοειδείς δομές αποτελούν ένα ειδικό υποσύνολο αδιάλυτων ινωδών πρωτεϊνικών συσσωματωμάτων που σχηματίζονται από αλληλουχίες που επιτρέπουν διαμοριακές β-πτυχωτές επιφάνειες να πακεταριστούν σε μια τρισδιάστατη δομή, καταλήγοντας στο σχηματισμό πολύ σταθερών αμυλοειδών ινιδίων. Οι βιολογικές ιδιότητες αυτών των ινιδίων διαφέρουν από αυτές των άμορφων συσσωματωμάτων. Τα αμυλοειδή ινίδια απαντώνται με λειτουργικούς ρόλους σε όλα τα βασίλεια της ζωής ως δομικά ικριώματα, δομές προσκόλλησης, ρυθμιστές της επιφανειακής τάσης του νερού, προστατευτικοί σχηματισμοί κλπ. Επιπλέον, πρωτεϊνικές εναποθέσεις που εντοπίζονται σε συσχέτιση με πλήθος ασθενειών στον άνθρωπο είναι συχνά πλούσιες σε αμυλοειδή δομή.
Για την πρόγνωση πιθανών αμυλοειδογενών περιοχών, αναπτύχθηκε μια συναινετική μέθοδος, το διαδικτυακό εργαλείο AMYLPRED2, που συνδυάζει 11 διαφορετικές μεθόδους. Αυτό το εργαλείο επιτρέπει τη σύγκριση των επιμέρους προγνώσεων και παρέχει πιο αντικειμενικά αποτελέσματα. Οι μέθοδοι πρόγνωσης πρωτεϊνικής συσσωμάτωσης και σχηματισμού αμυλοειδών ινιδίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διερεύνηση θεραπευτικών προσεγγίσεων ενάντια στις αμυλοειδώσεις και στον έλεγχο και τη λεπτή ρύθμιση της διαλυτότητας των πρωτεϊνών στο πεδίο της βιοτεχνολογίας. Τέλος, είναι σημαντικό οτι αυτές οι μέθοδοι μπορούν να συμβάλλουν στην κατανόηση της διαδικασίας του σχηματισμού των αμυλοειδών ινιδίων.
Μπορείτε να βρείτε περισσότερες λεπτομέρειες για αυτή τη δουλειά στο σχετικό άρθρο που έχει δημοσιευτεί στο PLoS ONE.