В клетке человека нашли десятки ранее неизвестных компонентов

Размер узла отражает количество белков. Цвет узлов показывает известные (золотой) и новые (фиолетовый) системы. Справа размер в нм.
Размер узла отражает количество белков. Цвет узлов показывает известные (золотой) и новые (фиолетовый) системы. Справа размер в нм.
Ideker et al.
Ключевую роль сыграл искусственный интеллект.

Исследование опубликовано в Nature, коротко о нем сообщает EurekAlert!.

Часто человеческие болезни появляются из-за неправильной работы клеточных элементов. Но нужно знать их все, чтобы понять, какие могут выйти из строя. Для этого исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего объединили микроскопию, методы биохимии и искусственный интеллект.

Белки и внутреннее строение клеток обычно изучают с помощью флуоресцентной микроскопии или специфичных к интересующим белкам антител. Микроскопы дают разрешение до уровня одного микрона (примерный размер некоторых органелл, таких как митохондрии). Более мелкие элементы (белки и белковые комплексы) не видны в микроскоп. Методы биохимии позволяют ученым исследовать их в нанометровом масштабе. (Нанометр — это одна миллиардная часть метра, или 1000 микрон.)

«Но как сопоставить элементы нанометрового и микронного масштаба? Это долгое время было большим препятствием в биологии, — говорит Идекер. — Оказывается, это можно сделать с помощью искусственного интеллекта — получить данные из нескольких источников и попросить систему собрать их в модель клетки».

Команда обучила искусственный интеллект MuSIC строить модель клетки на основе изображений микроскопа. Система пока не привязывает содержимое клетки к конкретным местам, как на схеме в учебнике, отчасти потому, что их расположение не фиксировано. Напротив, расположение компонентов подвижно и меняется в зависимости от типа клетки и ситуации.

В исследовании клеток почек человека выявили около 70 компонентов, половина из которых ранее не встречалась. Например, новый комплекс белков, связывающих РНК. Этот комплекс, вероятно, участвует в сплайсинге (вырезании ненужных фрагментов из пре-мРНК).

Идекер отметил, что это было пилотное исследование для проверки MuSIC. Команда рассмотрела только 661 белок и один тип клеток.

«Очевидно, следующим шагом будет исследование всей человеческой клетки, — сказал Идекер, — а затем переход к различным типам клеток, людям и видам. В конечном итоге мы сможем лучше понять молекулярную основу многих заболеваний, сравнивая различия между здоровыми и больными клетками».