【科研動(dòng)態(tài)】生命學(xué)院寧康教授團(tuán)隊(duì)在利用微生物組大數(shù)據(jù)輔助預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)領(lǐng)域取得新突破
（通訊員 朱雪）11月1日，華中科技大學(xué)生命學(xué)院寧康教授團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合軟件學(xué)院薛志東教授團(tuán)隊(duì)和美國(guó)密歇根大學(xué)計(jì)算醫(yī)學(xué)與生物信息系張陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)，在利用微生物組大數(shù)據(jù)輔助預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)領(lǐng)域取得新突破。該聯(lián)合團(tuán)隊(duì)研究成果《Fueling ab initio folding with marine microbiome enables structure and function predictions of new protein families》在生物學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Genome Biology（2018年影響因子：14.028）在線發(fā)表。寧康教授、薛志東教授和張陽(yáng)教授為并列通訊作者，王燕副教授、博士后石強(qiáng)、博士生楊朋碩和張成鑫為并列第一作者，華中科技大學(xué)為該文第一單位。
該研究主要目的為揭示環(huán)境微生物輔助預(yù)測(cè)未知結(jié)構(gòu)的蛋白的可行性和潛在規(guī)律。為此，研究團(tuán)隊(duì)利用將近2TB的海洋微生物組大數(shù)據(jù)，鑒定出了9千7百萬(wàn)的非冗余基因和3萬(wàn)7千個(gè)微生物物種。結(jié)合國(guó)際頂尖的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法，輔助預(yù)測(cè)出了27個(gè)之前沒(méi)有任何結(jié)構(gòu)信息的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。
而為什么這些蛋白家族可以被預(yù)測(cè)出來(lái)？這些蛋白家族和微生物組之間有什么關(guān)聯(lián)性呢？研究團(tuán)隊(duì)利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘方法對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果及其所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義進(jìn)行了深入的解讀。結(jié)果發(fā)現(xiàn)微生物組的結(jié)構(gòu)組成和功能分布和預(yù)測(cè)出的蛋白結(jié)構(gòu)之間存在著很大的關(guān)聯(lián)：首先在微生物組中占有很高比例的物種，在未知蛋白結(jié)構(gòu)的家族中出現(xiàn)的頻率也很高。其次，基于結(jié)構(gòu)的蛋白功能預(yù)測(cè)結(jié)果也顯示，預(yù)測(cè)出的蛋白家族的功能也在微生物組中廣泛分布，比如光合作用。
該研究結(jié)果再一次印證了微生物組作為基因?qū)殠?kù)的價(jià)值，而且提供了一種通過(guò)海洋微生物基因組提高蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能建模能力的新途徑，特別是對(duì)于缺乏已知同源模板的蛋白質(zhì)靶標(biāo)。而且該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的這種微生物組與預(yù)測(cè)出的蛋白結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)性，對(duì)進(jìn)一步預(yù)測(cè)出其他未知結(jié)構(gòu)的蛋白提供了一個(gè)嶄新的思路，為生物資源挖掘、藥物研發(fā)等應(yīng)用提供了更為有力的大數(shù)據(jù)研究手段。
上述研究工作是在國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重大研究計(jì)劃、華中科技大學(xué)青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和華中科技大學(xué)鄂州工業(yè)技術(shù)研究院等的資助和支持下完成的。
參考文獻(xiàn)：
Yan Wang1, Qiang Shi1, Pengshuo Yang1, Chengxin Zhang1, Golam Mortuza, Zhidong Xue*, Kang Ning*, Yang Zhang*. Fueling ab initio folding with marine microbiome enables structure and function predictions of new protein families.Genome Biology,2019,Nov 1;20(1):229. doi: 10.1186/s13059-019-1823-z.
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