Эти экспериментально определенные структуры были депонированы во Всемирный банк данных по белкам, международный архив, свободно доступный для научного сообщества. Трехмерные структуры помогают ускорить исследования лекарств и вакцин и углубить понимание патогенов и организмов, вызывающих инфекционные заболевания.
«Почти 50 процентов структур, которые мы разместили в банке данных о белках, являются белками, которые были запрошены научными исследователями со всего мира», — сказал Уэйн Андерсон из Медицинской школы им. Файнберга Северо-Западного университета, который является директором проекта. «NIH также попросил нас поработать над белками для потенциальных мишеней лекарств или вакцинами-кандидатами от многих болезней, таких как вирус Эбола, вирус Зика и устойчивые к антибиотикам бактерии. Мы определили несколько ключевых структур из этих приоритетных организмов и опубликовали приводит к появлению таких журналов, как Nature и Cell ».Это знаковое мероприятие, финансируемое двумя пятилетними контрактами с Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID) на общую сумму 57,7 миллиона долларов, представляет собой десятилетнюю работу Центра структурной геномики инфекционных заболеваний (CSGID).
CSGID возглавляет Андерсон в партнерстве с Чикагским университетом, Медицинской школой Университета Вирджинии, Университетом Калгари, Университетом Торонто, Медицинской школой Вашингтонского университета в Сент-Луисе, Юго-западным медицинским центром штата Юта, Университетом Дж. • Институт Крейга Вентера, Институт медицинских открытий Сэнфорда Бернхема Пребиса и Университетский колледж Лондона.Перед тем, как начать работу над целевым белком, комиссия, назначенная NIH, изучает каждый запрос. После утверждения белок должен быть клонирован, экспрессирован и кристаллизован, а затем данные дифракции рентгеновских лучей собираются в Advanced Photon Source Министерства энергетики США (DOE), в пользовательском центре Управления науки Министерства энергетики в Аргоннской национальной лаборатории. Эти данные определяют местоположение каждого из сотен или даже тысяч атомов для создания трехмерных моделей структур белков, которые можно анализировать с помощью графического программного обеспечения.
У каждого учреждения в Центре есть область знаний, которую оно вносит в проект, параллельно работая над множеством запросов одновременно.Команда Чикагского университета уделяет особое внимание факторам устойчивости к антибиотикам, таким как металло? -Лактамазы, основным ферментам, которые являются потенциальными кандидатами в лекарства, а также факторам транскрипции, ответственным за вирулентность патогенных бактерий.Выдающийся аргоннский ученый Анджей Йоахимиак, один из главных исследователей CSGID, сказал, что эта инициатива стала плодом совместной работы.
Команда работает в тесном сотрудничестве с микробиологами и химиками из биологического сообщества, чтобы определить химические вещества, которые будут ингибировать активность белка; затем они производят и кристаллизуют белки с этими ингибиторами, которые определяют их структуру с помощью рентгеновской кристаллографии.Команда Чикагского университета недавно охарактеризовала кристаллические структуры белков с помощью новых ингибиторов двух важных агентов, вызывающих заболевания человека: Mycobacterium tuberculosis и Cryptosporidium parvium, ответственных за туберкулез и паразитарный криптоспоридиоз, соответственно.В своем исследовании команда использует ресурсы сообщества в Advanced Protein Characterization Facility и средствах сбора данных в Advanced Photon Source.
До недавнего времени процесс определения трехмерной структуры белка занимал многие месяцы или даже годы, но достижения в области технологий, такие как методы кристаллизации, мощные рентгеновские лучи от Advanced Photon Source, модернизация вычислительного оборудования и программного обеспечения , а автоматизация многих этапов значительно ускорила процесс.Сиэтлский центр структурной геномики инфекционных заболеваний, аналогичный центр, финансируемый NIAID, также в ближайшее время завершит создание 1000 трехмерных белковых структур. Заинтересованные читатели могут просматривать все структуры, депонированные CSGID; Любой представитель научного сообщества, заинтересованный в определении структур белков патогенов из приоритетных списков NIAID категории A-C, или организмов, вызывающих новые и повторно возникающие инфекционные заболевания, может отправлять запросы на веб-портал Центра.
В рамках услуг, предлагаемых научному сообществу, CSGID также может бесплатно предоставлять клоны экспрессии и очищенные белки.