De nombreux médicaments agissent en inhibant les enzymes protéiques associées à une maladie particulière. Malheureusement, les mêmes médicaments peuvent inhiber des enzymes protéiques sans rapport avec la maladie, entraînant des effets secondaires nocifs. Une solution potentielle consiste à mieux identifier les caractéristiques structurelles qui déterminent la fonction d'une enzyme protéique.
Maintenant, une équipe dirigée par un biologiste informaticien de la faculté de médecine de l'Université du Maryland (UMSOM) a développé une suite de programmes informatiques qui analysent les données sur la structure et le séquençage génomique pour identifier les caractéristiques qui distinguent une enzyme d'enzymes similaires. Cette recherche a le potentiel d'accélérer considérablement la découverte de médicaments, permettre aux scientifiques de développer des médicaments plus efficaces, plus vite.
"Cette nouvelle approche permet d'analyser les protéines à un niveau beaucoup plus profond, niveau plus spécifique, " dit Andrew F. Neuwald, Doctorat, Professeur de Biochimie &Biologie Moléculaire, scientifique senior à l'Institut des sciences du génome (IGS) de l'UMSOM, et l'auteur principal de l'article décrivant la nouvelle méthode. "Cette méthode fournit des indices concernant la séquence et les caractéristiques structurelles responsables de la fonction biologique spécifique d'une protéine."
L'article a été publié cette semaine dans la revue eLife . Le Dr Neuwald a collaboré aux travaux avec L. Aravind, Doctorat, et Stephen F. Altschul, Doctorat, deux chercheurs principaux du National Center for Biotechnology Information des National Institutes of Health.
Dans le journal, les chercheurs ont utilisé cette approche pour identifier les principales caractéristiques de diverses enzymes :N-acétyltransférases, P-loop GTPases, ARN hélicases, les phosphatases et nucléases de la superfamille des synaptojanines, et les ADN glycosylases thymine/uracile. Les résultats ont révélé des caractéristiques structurelles frappantes et auparavant négligées, probablement associées à la fonction de chaque protéine. Cela a le potentiel de conduire les chercheurs à de nouvelles façons de concevoir des médicaments qui ont moins d'effets indésirables, effets secondaires nocifs.
Les deux programmes principaux sont BPPS (Bayesian Partitioning with Pattern Selection), et SIPRIS (Structurally Interacting Pattern Residues' Inferred Significance). Les programmes et le code source sont disponibles gratuitement et ne nécessitent qu'une connaissance minimale de Linux, rendant ainsi cette approche largement accessible à d'autres chercheurs. Cette approche sera également utile pour l'ingénierie des protéines et pour comprendre la base moléculaire de nombreuses maladies humaines.
Les trois chercheurs ont chacun apporté quelque chose de différent au travail. Dr Neuwald, qui a travaillé sur l'analyse des protéines pendant des années, a un parcours varié, avec une expérience en biologie moléculaire, informatique et statistiques bayésiennes. Le Dr Aravind est un biologiste computationnel bien connu possédant une vaste connaissance de la structure et de la fonction des protéines. Dr Altschul, dont la formation formelle est en mathématiques, a été le premier auteur de deux publications marquantes décrivant les programmes de recherche de bases de données de séquences populaires BLAST et PSI-BLAST.
