De novo protein discovery in non-model organisms
طوّر المؤلفون "plant"، وهو طريقة حوسبية مبتكرة (de novo) تشبه عملية الكروماتوغرافيا، تتيح مقارنة وتوصيف وقياس نطاقات البروتين عبر النسخ المتماثلة للكائنات غير النموذجية دون الحاجة إلى مرجع جينومي، كما تم إثبات ذلك من خلال تحليل أنواع "Selaginella" باستخدام بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA-seq) من مشروع 1KP.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تخيل أن لديك مكتبتين مختلفتين من الكتب، ولكن لا يوجد في أي منهما جدول محتويات، والكتب مكتوبة بلغات لا تتحدثها. عادةً، لمقارنتهما، ستحتاج إلى مترجم رئيسي أو دليل مرجعي. ولكن ماذا لو أردت مقارنة هاتين المكتبتين دون استخدام أي من ذلك؟
هذه هي المشكلة التي واجهها العلماء عند محاولة دراسة النباتات التي ليس لديها "جينوم مرجعي" (مخطط رئيسي) متاح. ولحل هذه المشكلة، ابتكروا أداة رقمية جديدة تسمى plant (والتي ترمز إلى التوصيف المتوازي للترانسكريبتومات - Parallel Annotation of Transcriptomes).
إليك كيف تعمل، باستخدام تشبيه بسيط:
تشبيه مرشح القهوة
فكر في خليط معقد من تفل القهوة والماء. لفهم ما بداخله، قد تستخدم مرشحاً لفصل السائل عن المواد الصلبة. تعمل طريقة plant بشكل مشابه، ولكن بدلاً من المرشح المادي، تستخدم برنامجاً حاسوبياً. فهي تأخذ البيانات الخام والمعقدة من الشفرة الوراثية للنبات (RNA-seq) و"تُرشحها" لعزل اللبنات الأساسية المحددة التي تشكل بروتيناتها.
مقارنة قطع الليغو (LEGO)
عادةً، يقارن العلماء النباتات من خلال النظر إلى جينات محددة، وهو أمر يشبه محاولة مقارنة مجموعتين مختلفتين من تعليمات "الليغو" التي تستخدم أنظمة تسمية مختلفة تماماً. من الصعب مطابقتها.
بدلاً من ذلك، تتجاهل أداة plant التعليمات المحددة وتنظر إلى قطع الليغو نفسها (نطاقات البروتين العالمية). تماماً كما أن "القطعة الحمراء 2×4" هي نفسها سواء كانت في مجموعة قلعة أو في مجموعة سفينة فضاء، فإن لبنات بناء البروتين هذه عالمية عبر الأنواع المختلفة. ومن خلال عدّ كم قطعة من كل نوع يتم استخدامها في نبات واحد مقابل نبات آخر، يمكن للأداة مقارنتها مباشرة، حتى لو كانت النباتات من أنواع مختلفة.
التجربة
اختبر الباحثون هذا على عدة أنواع من نباتات Selaginella (نوع من النباتات القديمة) باستخدام بيانات من مشروع "1000 نبات". لقد قاموا بثلاثة أشياء رئيسية:
- تجميع اللغز: أخذوا البيانات الوراثية الخام وجمعوها معاً مثل أحجية الصور المقطوعة (الجيغسو).
- تحديد الأجزاء: تحققوا من هذه القطع مقابل قاعدة بيانات ضخمة (Pfam) لمعرفة نوع "قطع الليغو" (هياكل البروتين) التي تمثلها.
- عدّ الأجزاء: قاسوا مقدار استخدام كل قطعة.
النتيجة
من خلال الجمع بين "الماهية" (هيكل البروتين) و"المقدار" (الكمية)، استطاعوا رؤية أي هياكل بروتينية كانت نشطة في النباتات بدقة. ولأنهم ركزوا على هذه "اللبنات" العالمية، فقد تمكنوا من مقارنة النباتات بشكل عادل، حتى بدون وجود مخطط رئيسي.
كما وجدوا "لبنات" فريدة لا تظهر إلا في أنواع معينة، واستطاعوا تتبعها وصولاً إلى الجين المحدد الذي صنعها. وأخيراً، أنشأوا "مخطط الفقاعات" (نوع من الرسوم البيانية) لتصور كيفية توزيع أجزاء البروتين هذه عبر النباتات المختلفة، مما جعل من السهل رؤية الأنماط بلمحة واحدة.
باخت-الاختصار، تتيح هذه الطريقة للعلماء مقارنة العمليات الداخلية لمختلف النباتات من خلال التركيز على لبنات بنائها العالمية والمشتركة، بدلاً من الضياع في الاختلافات في لغاتها الوراثية المحددة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.