用于预测蛋白质结构的大数据方法

没有蛋白质在体内没有任何作用，它们是我们细胞中的分子全能者。如果它们不能正常工作，可能会导致严重的疾病，如阿尔茨海默氏症。为了开发修复功能失常蛋白质的方法，必须知道它们的结构。卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员利用大数据方法开发出一种预测蛋白质结构的方法。

在美国国家科学院院刊(PNAS)中，研究人员报告说，无论实验如何，他们都通过统计分析成功地预测了最复杂的蛋白质结构。蛋白质结构的实验测定非常麻烦，不能保证成功。蛋白质是生命的基础。作为结构蛋白，它们参与组织的生长，例如指甲或毛发。其他蛋白质可作为肌肉，控制新陈代谢和免疫反应，或在红细胞中运输氧气。

具有某些功能的蛋白质的基本结构在不同的生物体中是相似的。Steinbuch计算中心(SCC)的亚历山大·舒格说：“无论是人类，小鼠，鲸鱼还是细菌，自然界都不会不断地为各种生物体发明蛋白质，而是通过进化突变和选择来改变它们。” 当读出构成蛋白质的遗传信息时，可以容易地鉴定这种突变。如果突变成对出现，所涉及的蛋白质部分大多彼此靠近。在计算机的帮助下，许多空间相邻部分的数据可以组成一个类似于大拼图的三维结构的精确预测。“要理解一个人的功能蛋白质的细节和影响，如果可能的话，必须知道每个原子的位置，“舒格说。

对于他的工作，物理学家使用基于计算机科学和生物化学方法和资源的跨学科方法。他使用超级计算机搜索了数千种生物的免费可用遗传信息，包括从细菌到人类的相关突变。“通过结合最新技术和数据集的真正宝藏，我们研究了近两千种不同的蛋白质。与以前的研究相比，这是一个全新的维度，”Schug补充道。他强调这表明了该方法的高性能这有望从分子生物学到医学应用具有很高的潜力。虽然现在的工作是Schug的基础研究，但结果很可能被纳入未来疾病的新治疗方法中。