Ақуыздың құрылымы туралы бастама - Protein Structure Initiative

PSI логотипі

The Ақуыздың құрылымы туралы бастама (PSI) - бұл ашуды жеделдетуге бағытталған АҚШ-қа негізделген жоба құрылымдық геномика және биологиялық функцияны түсінуге үлес қосыңыз.[1] АҚШ қаржыландырады Ұлттық медициналық ғылымдар институты (NIGMS) 2000-2015 жылдар аралығында оның мақсаты ақуыздың үш өлшемді құрылымын анықтауға кететін шығындар мен уақытты азайту және құрылымдық биологиядағы күрделі мәселелерді, соның ішінде мембраналық ақуыздарды шешу тәсілдерін әзірлеу болды. Оннан астам ғылыми орталықтар PSI-мен жоғары жылдамдықты құрылымдық геномика құбырларын салу және қолдау, есептеуді дамыту үшін қолдау тапты белок құрылымын болжау маңызды биологиялық және биомедициналық мәселелердің кең ауқымын зерттеу үшін PSI-де құрылған ақпаратты ұйымдастыру және тарату, жоғары өнімді құрылымды анықтау әдістері.

Жоба үш кезеңге бөлінді. Ақуыз құрылымы бастамасының бірінші кезеңі (PSI-1) 2000-2005 жылдар аралығында өтті және құрылымды жоғары өткізу қабілеттілігін анықтауға, бірегей ақуыз құрылымдарын шешуге және келесі өндірістік кезеңге дайындыққа арналды.[2] Екінші кезең, PSI-2, PSI-1-де жасалған жоғары өнімді құрылымды анықтау әдістерін жүзеге асыруға, сонымен қатар гомологиялық модельдеу модельдеу сияқты проблемаларды шешу мембраналық ақуыздар.[3] Үшінші кезең, PSI: Биология, 2010 жылы басталды және биологиялық және биомедициналық мәселелердің кең спектрін зерттеу үшін жоғары өнімді құрылымды анықтайтын тергеушілер желілерінен құралды.[4] PSI бағдарламасы 01.07.2015 жылы аяқталды,[5] PSI орталықтарының кейбіреулері басқа қаржыландыру тетіктері қолдайтын құрылымды анықтауды жалғастыруда.

1 кезең

Ақуыз құрылымы бастамасының бірінші кезеңі (PSI-1) 2000 жылдың маусымынан 2005 жылдың қыркүйегіне дейін созылды және бюджеті 270 миллион АҚШ долларын құрады, негізінен NIGMS қаржыландырды Ұлттық аллергия және инфекциялық аурулар институты.[2] PSI-1 бірқатар организмдердің құрылымдық геномикасын зерттеуге бағытталған, соның ішінде тоғыз пилоттық орталық құрды Arabidopsis thaliana, Caenorhabditis elegans және Туберкулез микобактериясы.[2] Осы бесжылдықта 1100-ден астам ақуыз құрылымы анықталды, олардың 700-ден астамы <30% болғандықтан «бірегей» болып жіктелді дәйектілік ұқсастығы басқа белгілі белок құрылымдарымен.[2]

PSI-1-дің негізгі мақсаты құрылымды анықтау процесін оңтайландыру әдістерін жасау, нәтижесінде көптеген техникалық жетістіктерге қол жеткізілді. PSI-1 кезінде жасалған бірнеше әдістер жетілдірілді өрнек туралы рекомбинантты сияқты жүйелердегі ақуыздар Ішек таяқшасы, Pichia pastoris және жәндіктер жасушаларының сызықтары. Жаңа оңтайландырылған тәсілдер клеткаларды клондау, өрнек және ақуызды тазарту сонымен қатар қажетті жұмыс күшін минимизациялау, жылдамдықты арттыру және шығындарды төмендету үшін ақуыз өндіретін құбырға робототехника мен бағдарламалық платформалар енгізілді.[6]

2 кезең

Ақуыздың құрылымы бастамасының екінші кезеңі (PSI-2) 2005 жылдың шілдесінен 2010 жылдың маусымына дейін созылды. Оның мақсаты PSI-1-ге енгізілген әдістермен ақуыздардың көп мөлшерін анықтау және құрылымдық геномика құбырларын жетілдіруде дамуды жалғастыру болды. PSI-2 компаниясының бес жылдық бюджеті 325 миллион долларды құраған NIGMS қолдауымен Ұлттық ғылыми ресурстар орталығы. Осы кезеңнің соңында ақуыздың құрылымы туралы бастама 4800-ден астам ақуыз құрылымын шешті; оның 4100-ден астамы бірегей болды.[7]

Штрих-диаграмма ақуыздың құрылымы бастамасы арқылы шоғырланған ақуыз құрылымдарының уақыт ішінде өсуін көрсетеді Ақуыздар туралы мәліметтер банкі

PSI-2 кезінде демеушілік ететін ғылыми орталықтардың саны 14-ке дейін өсті. Ірі масштабты орталықтар ретінде төрт орталық таңдалды, олар кең ғылыми қауымдастық ұсынған мақсаттарға 15% күш салуға, 15% биомедициналық маңыздылыққа және 70% кең құрылымдық қамтуға мандат алды; бұл орталықтар Құрылымдық геномика бірлескен орталығы (JCSG), Midwest құрылымдық геномика орталығы (MCSG), Солтүстік-шығыс құрылымдық геномика консорциумы (NESG) және Нью-Йорк SGX құрылымдық геномика орталығы (NYSGXRC). PSI-2-ге қатысатын жаңа орталықтарға төрт мамандандырылған орталық кірді: Геннен 3D құрылымға дейінгі жеделдетілген технологиялар орталығы (ATCG3D), Эукариоттық құрылымдық геномика орталығы (CESG), Жоғары өнімді құрылымдық биология орталығы (CHTSB), Патогендік қарапайымдар консорциумының құрылымдық геномикасы сол мекеменің орнына), Мембраналық ақуыздардың құрылымы орталығы (CSMP) және Мембраналық протеин құрылымы бойынша Нью-Йорк консорциумы (NYCOMPS). Екі гомологиялық модельдеу орталықтар Молекулалық модельдеудің бірлескен орталығы (JCMM) және Жоғары ажыратымдылықтағы салыстырмалы модельдеудің жаңа әдістері (NMHRCM), сонымен қатар екі ресурстық орталық, PSI материалдар репозиторийі (PSI-MR) және PSI құрылымдық биология білім қоры (SBKB) қосылды.[8] The ТБ құрылымдық геномика консорциумы PSI-1-ден PSI-2-ге көшу кезінде қолдау көрсетілетін ғылыми орталықтардың тізімінен шығарылды.[2]

Бастапқыда 2008 жылдың ақпанында іске қосылған SBKB - ақуыздар тізбегі мен кілт сөздерін іздеу, сондай-ақ мақсатты таңдауды сипаттайтын модульдер, эксперименттік хаттамалар, құрылым модельдері, функционалды аннотация, жалпы прогресс көрсеткіштері және құрылымды анықтау технологиясы бойынша жаңартулар туралы ақпараттар беретін ақысыз ресурс. . Сияқты PDB, оны доктор Хелен М.Берман басқарады және жүргізеді Ратгерс университеті.

Гарвард Протеомика Институтында 2006 жылы құрылған PSI материалдар репозиторийі, PSI шығарған дүкендер мен кемелер плазмидті клондар.[9] Клондар дәйектілікпен расталған, түсіндірмесі бар және сақталады DNASU плазмидті репозиторийі,[10] қазіргі уақытта Аризона штатындағы Биодизайн институтында орналасқан. 2011 жылдың қыркүйегіндегі жағдай бойынша PSI емес көздерден алынған 147000-нан астам клондардан басқа, 50 000-нан астам PSI-де жасалған плазмидалық клондар және DNASU арқылы сұраныс үшін бос векторлар бар. Плазмидалар бүкіл әлем бойынша зерттеушілерге таратылады. Қазір PSI: Biology Materials Repository деп аталатын бұл ресурстың бес жылдық бюджеті 5,4 миллион долларды құрайды және доктор Джошуа ЛаБаердің басшылығымен,[11] 2009 жылдың ортасында Аризона штатының университетіне PSI: Biology-MR-ді алып, көшіп келді.

3 кезең

PSI үшінші кезеңі PSI: Биология деп аталды және жұмыстың биологиялық өзектілігіне баса назар аударуды көздеді.[4] Бұл кезеңде тергеушілердің жоғары ұйымдасқан желілері маңызды биологиялық және биомедициналық мәселелердің кең ауқымын зерттеу үшін PSI-дің алдыңғы кезеңдерінде сәтті дамыған жоғары өнімді құрылымды анықтаудың жаңа парадигмасын қолданды. Желі құрамына жоғары өткізу қабілетін анықтау орталықтары, мембраналық ақуыз құрылымын анықтау орталықтары, жоғары биологиялық серіктестік құрылымдары, SBKB және PSI-MR кірді. 2013 жылдың қыркүйегінде NIH үшінші кезеңі 2015 жылы аяқталғаннан кейін PSI жаңартылмайтынын мәлімдеді.

Әсер

PDB құрылымы 2p69, Нью-Йорктегі SGX құрылымдық геномика ғылыми орталығы шешкен ақуыз құрылымдарының бірі, ауқымды PSI орталығы. Бұл адам фосфатаза қатысады В дәрумені6 (таяқша диаграммасында көрсетілген) метаболизм.

2006 жылғы қаңтардағы жағдай бойынша дүниежүзінің шамамен үштен екісі құрылымдық геномика (SG) өнімін PSI орталықтары шығарды.[12] Осы PSI жарналарының 20% -дан астамы жаңа болып табылады Pfam орташа отбасылармен салыстырғанда 5% құрайды.[12] Пфамдық отбасылар болжам бойынша құрылымдық жағынан әр түрлі белоктар тобын ұсынады тізбектелген геномдар. Мақсат емес гомологтар сияқты құрылымды салыстыру құралдарын қолдану арқылы жүзеге асырды Жарылыс және PSI-BLAST.[12] Жаңа Pfam отбасыларының ашылуымен анықталған жаңалықтың айырмашылығы сияқты, PSI де көп нәрсені тапты SCOP SG емес күштерге қарағанда қатпарлар мен суперфамилиялар. 2006 жылы PSI шешкен құрылымдардың 16% -ы жаңа SCOP қатпарлары мен суперфамилияларды ұсынды, ал SG-ден тыс орташа мөлшері 4% құрады.[12] Осындай жаңа құрылымдарды шешу PSI-нің басты мақсаттарының бірі болып табылатын ақуыз қатпарының кеңістігін қамтуды көрсетеді.[1] Жаңа протеиннің құрылымын анықтауға мүмкіндік береді гомологиялық модельдеу сол құрылымдық отбасындағы басқа ақуыздардың қатарын дәлірек болжау үшін.

Төрт ірі PSI орталықтары шешкен құрылымдардың көпшілігінде функционалды аннотация жоқ болса, қалған PSI орталықтарының көпшілігі белгілі биологиялық функциясы бар ақуыздардың құрылымын анықтайды. Мысалы, ТБ құрылымдық геномика консорциумы тек функционалды сипатталған ақуыздарға бағытталған. PSI-1-де жұмыс істеген кезде ол 70-тен астам бірегей ақуызға арналған құрылымдар жинады Туберкулез микобактериясы, бұл жалпы бірегейліктің 35% -дан астамын құрады Туберкулез 2007 жылға дейін шешілген құрылымдар.[13] Фосфотомдармен қамтуды арттыру бойынша биомедициналық тақырыптан кейін NYSGXRC барлық адамдардың шамамен 10% құрылымын анықтады фосфатазалар.[14]

PSI консорциумдары мақсаттардың басым көпшілігін қамтамасыз етті Ақуыздың құрылымын болжау әдістерін сыни бағалау (CASP), жағдайы мен прогресін анықтауға арналған, екі жылда бір рет өткізілетін, жалпы қауымдастық белок құрылымын болжау.[15][16][17]

PSI кезіндегі негізгі мақсат: биология кезеңі - бұл PSI биомедициналық әсерін кеңейте отырып, функционалды зерттеулерге арналған ақуыз құрылымын құру үшін бастаманың алғашқы онжылдығында дамыған жоғары өнімді әдістерді қолдану. Сонымен қатар мембраналық ақуыздар туралы білім мен түсінік жетілдіріледі деп күтілуде.[дәйексөз қажет ]

Сын

PSI тарапынан айтарлықтай сын-пікірлер айтылды құрылымдық биология қоғамдастық. Осы төлемдердің ішінде PSI негізгі өнімі - PDB ақуыздардың атом координаттарының файлдары Рентгендік кристаллография немесе НМР спектроскопиясы - пайдалы емес биологтар жобаның 764 миллион доллар құнын ақтау үшін.[18][19] Сыншылар қазіргі уақытта PSI-ге жұмсалған ақша басқаша себептер деп санайтын нәрсені қаржыландыруы мүмкін екенін атап өтті:

PSI-ге жұмсалатын мемлекеттік ақшаға жылына 60 миллион доллар - мен айтар едім, - PSI-ге шамамен 100-200 жеке тергеушілердің зерттеу гранттарын қаржыландыруға жеткілікті. Бұл гипотезаларға негізделген ұсыныстар ғылыми кәсіпорынның қан тамырлары болып табылады, және мен жақында басқа бағандарда талқылай келе, оларды құрғақтай сорып жатыр, басқалармен қатар, олардың бастамаларына үлкен бастамаларды қаржыландыру үрдісі күшейіп келеді. Жылына 60 миллион доллар NIH типтік институтында төлемақы мөлшерін шамамен 6 пайызға көтереді, бұл рецензиялауға және көптеген маңызды ғылымдардың жалғасуына үлкен өзгеріс әкеледі.[19]

— Григорий Петско, PhD докторы

Бұған қысқа жауап жарияланды:[20]

Қорытындылай келе, ғылыми зерттеулер мен оны басқаратын және оны басқаратын озық технологиялар үнемі және тез дамып келе жатқанын есте ұстаған жөн. Петсконың кейбір сындары сындарлы, сондықтан оларды саясаткерлер белгілеуі керек. Бірақ нәрестені ванна сумен бірге тастамау керек, керісінше PSI-дің ауқымы мен мақсаттарын өмір туралы ғылымдар қоғамдастығының қажеттіліктеріне сәйкестендіру керек, бұл көбінесе SPINE, SGC және басқа еуропалық құрылымдық геномика / протеомика рухында жобалар.[21] Егер мұндай сындарлы тәсіл қабылданса, біз PSI және оның туыстары ұсынатын құрылымдық деректер геномдар тізбегінен кем емес құнды ресурс ретінде қызмет ететініне сенімдіміз.

2008 жылдың қазанында NIGMS құрылымдық геномика күштерінің болашағы туралы кездесу өткізілді және PSI консультативтік комитетінің спикерлерін, NIGMS консультативтік кеңесінің мүшелерін және PSI-мен бұрын-соңды қатыспаған қызығушылық танытқан ғалымдарды шақырды. Сонымен қатар басқа геномика, протеомика және құрылымдық геномика бастамаларының өкілдері, сондай-ақ академия, үкімет және өндіріс ғалымдары кірді. Осы кездесу және PSI Консультативтік комитетінің келесі ұсыныстары негізінде,[22][23] 2009 жылдың қаңтарында PSI үшінші кезеңі немен аяқталуы мүмкін екендігін сипаттайтын тұжырымдамалық-тазарту құжаты шығарылды. PSI зерттеулерінің көп бөлігі кең ғылыми қауымдастық үшін қызығушылық тудыратын ақуыздарға, сондай-ақ PSI өнімдерін зерттеу қауымдастығына қол жетімді ету үшін күш салуға бағытталған серіктестіктер мен ынтымақтастықтарға үлкен назар аударылды.[24]

PSI грантына өтінімдер: Биология 2009 жылдың 29 қазанына дейін берілген. Жоғарыдағы 3-кезең бөлімін қараңыз.

Сыртқы сілтемелер

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б PSI бағалау тақтасы. «Протеин құрылымын бастаманы бағалау тобының есебі». Архивтелген түпнұсқа 2009 жылдың 13 қаңтарында. Алынған 5 желтоқсан, 2008.
  2. ^ а б c г. e «Ақуыздардың құрылымы туралы бастама (пилоттық кезең)». Ақуыздың құрылымы туралы бастама. Архивтелген түпнұсқа 2008 жылғы 1 қазанда. Алынған 12 қазан, 2008.
  3. ^ «Протеин құрылымы туралы бастама (өндіріс кезеңі)». Ақуыздың құрылымы туралы бастама. Архивтелген түпнұсқа 2011 жылғы 27 маусымда. Алынған 12 қазан, 2008.
  4. ^ а б «Протеин құрылымының бастамасы: биология». Ақуыздың құрылымы туралы бастама. Архивтелген түпнұсқа 2011 жылғы 27 маусымда. Алынған 12 қазан, 2008.
  5. ^ «Кристаллографияның ащы тәтті мерекесі». Табиғат әдістері. 11 (6): 593. 2014-06-01. дои:10.1038 / nmeth.2995. ISSN  1548-7091.
  6. ^ «2004 PSI ақуыздарын өндіру және кристалдандыру бойынша семинар». Ұлттық медициналық ғылымдар институты. 2004. мұрағатталған түпнұсқа 2008 жылғы 12 қазанда. Алынған 14 қазан, 2008.
  7. ^ «PSI Metrics Summary». Nature Publishing Group. Алынған 14 қараша, 2008.
  8. ^ «Ақуыздың құрылымы туралы бастама» Құрылымдық биология бойынша білім қоры (SBKB) «. Ақуыздың құрылымы туралы бастама Құрылымдық биология бойынша білім қоры (SBKB). Алынған 12 қазан, 2008.
  9. ^ «PSI материалдар қоймасы». Гарвард Протеомика Институты. Архивтелген түпнұсқа 2009 жылдың 28 қыркүйегінде. Алынған 16 қараша, 2008.
  10. ^ «Аризона штатының биодизайн институтындағы DNASU плазмидтік қоймасы».
  11. ^ «Протеин құрылымы туралы бастама ғылыми қауымдастыққа жаңа ресурстарды ұсынады». Ұлттық медициналық ғылымдар институты. Архивтелген түпнұсқа 2008 жылғы 17 мамырда. Алынған 16 қараша, 2008.
  12. ^ а б c г. Chandonia J, Brenner SE (2006). «Құрылымдық геномиканың әсері: күтулер мен нәтижелер». Ғылым. 311 (5759): 347–51. дои:10.1126 / ғылым.1121018. PMID  16424331.
  13. ^ Baker EN (қыркүйек 2007). «Құрылымдық геномика туберкулез биологиясын түсінуге көзқарас ретінде». J. Struct. Функция. Геномика. 8 (2–3): 57–65. дои:10.1007 / s10969-007-9020-9. PMID  17668294.
  14. ^ «Хронофин». Nature Publishing Group. 2008 ж. Алынған 5 желтоқсан, 2008.
  15. ^ Lattman, Eaton E. (2003). «CASP5. Ақуыздың құрылымын болжау әдістерін сыни тұрғыдан бағалау бойынша 5-ші жиналыс материалдары. 1–5 желтоқсан 2002 ж., Асиломар, Калифорния, АҚШ». Ақуыздар. 53 (Қосымша 6): 333-595. дои:10.1002 / прот.10580. PMID  14579321.
  16. ^ Ақуыздың құрылымын болжау орталығы (2006). «CASP7: мақсатты ұсыну». Калифорния университеті, Дэвис. Алынған 9 желтоқсан, 2008.
  17. ^ Ақуыздың құрылымын болжау орталығы (2008). «CASP8 сандармен». Калифорния университеті, Дэвис. Алынған 9 желтоқсан, 2008.
  18. ^ Мур, PG (2007). «Барлығын өшірейік: ақуыздың құрылымы туралы кейбір ойлар». Құрылым. 15 (11): 1350–1352. дои:10.1016 / j.str.2007.10.006. PMID  17997959.
  19. ^ а б Петско Г.А. (2007). «Уақыты өткен идея». Геном Биол. 8 (6): 107. дои:10.1186 / gb-2007-8-6-107. PMC  2394745. PMID  17608958.
  20. ^ Banci, L, Baumeister, W, Heinemann, U, Schneider, G, Silman, I, Stuart, DI, Sussman, JL (2007). «Уақыты келген идея». Геном Биол. 8 (11): 408. дои:10.1186 / gb-2007-8-11-408. PMC  2258189. PMID  18001498.CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)
  21. ^ Banci, L, Baumeister, W, Enfedaque, J, Heinemann, U, Schneider, G, Silman, I, Sussman, JL (2007). «Құрылымдық протеомика: молекуладан жүйеге дейін». Нат. Құрылым. Мол. Биол. 14 (1): 3–4. дои:10.1038 / nsmb0107-3. PMID  17203065.CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)
  22. ^ «Болашақ құрылымдық геномика бастамалары жиналысының есебі». Ұлттық медициналық ғылымдар институты. 30 қазан 2008. мұрағатталған түпнұсқа 2009 жылғы 4 маусымда. Алынған 5 маусым, 2009.
  23. ^ Лила Джераш (қаңтар 2009). «Протеин құрылымының бастамасы бойынша консультативтік комитет (PSIAC): PSI болашағына арналған ұсыныстар». Ұлттық медициналық ғылымдар институты. Архивтелген түпнұсқа 2009 жылдың 30 қаңтарында. Алынған 5 маусым, 2009.
  24. ^ «Тұжырымдаманы тазарту: жоғары құрылымдық биология». Ұлттық медициналық ғылымдар институты. 23 қаңтар 2009 ж. Мұрағатталған түпнұсқа 2009 жылғы 4 маусымда. Алынған 5 маусым, 2009.