Ligify 2.0: A web server for predicted small molecule biosensors

Stel je voor dat je een enorme bibliotheek hebt van microscopische "beveiligers" die in bacteriën leven. Deze bewakers worden transcriptiefactoren (TF's) genoemd. Hun taak is om de bacteriële cel te patrouilleren op zoek naar specifieke chemische sleutels (kleine moleculen). Wanneer een bewaker zijn bijpassende sleutel vindt, ontgrendelt hij een deur in de cel, wat een reactie in gang zet. Wetenschappers zijn dol op deze bewakers omdat ze kunnen worden gebruikt als biosensoren—instrumenten die ons vertellen of een specifieke chemische stof aanwezig is.

Echter, er is een groot probleem: hoewel we een paar duizend van deze bewakers kennen, zijn er miljoenen die zich in bacteriële genomen verstoppen waar we nog nooit van hebben gehoord. We weten niet naar welke chemische sleutels zij op zoek zijn.

Maak kennis met "Ligify 2.0," een nieuwe digitale detective.

Beschouw de oorspronkelijke Ligify-methode als een slim algoritme dat kijkt naar de buurt waar een bewaker woont (zijn genomische context) en de hulpmiddelen die zijn buren gebruiken (enzymreacties) om te raden naar welke chemische sleutel de bewaker op wacht staat. Ligify 2.0 is de glanzende, moderne webserver die dit detectivewerk direct in je browser plaatst.

Hier is wat het papier zegt dat dit hulpmiddel daadwerkelijk doet:

• De Grote Matchmaker: De onderzoekers gebruikten dit hulpmiddel om een enorme database van 10.965 bekende chemische reacties te scannen. Ze traden op als een supersnelle matchmaker die 3.164 verschillende bacteriële bewakers koppelde aan 1.362 verschillende chemische sleutels. In totaal genereerden ze 13.435 nieuwe "hypothetische dates" (voorspellingen) tussen bewakers en sleutels die wetenschappers voorheen niet kenden.
• Het Interactieve Dashboard: De website (ligify.groov.bio) is niet zomaar een lijst met namen. Het is als een 3D-museumexpositie voor elke bewaker. Wanneer je op een specifieke bewaker klikt, kun je zien:
  • Hoe de chemische sleutel eruit ziet (3D-structuur).
  • Hoe de bewaker eruitziet (interactieve eiwitstructuur).
  • Waar de bewaker leeft in de bacteriële buurt (genomische context).
  • Hoe zeker de computer is dat deze match echt is.
• De Blauwdruk Bouwer: Voor mensen die deze bewakers willen gebruiken, bevat de site een "plasmid builder." Zie dit als een LEGO-instructiehandleiding-generator. Het helpt gebruikers om de genetische circuits te ontwerpen die nodig zijn om deze nieuwe biosensoren in bacteriën te installeren.
• Bewijs uit de Praktijk: Om te bewijzen dat het hulpmiddel werkt, testte het team het op twee gevaarlijke bacteriën: E. coli O157:H7 en Mycobacterium abscessus. Het hulpmiddel voorspelde dat een specifieke bewaker in de E. coli op zoek was naar een chemische stof genaamd 4-hydroxybenzoaat, en een bewaker in de Mycobacterium naar een signaal genaamd Pseudomonas Quinolone Signal. De wetenschappers gingen vervolgens het laboratorium in en bevestigden dat deze bewakers inderdaad reageren op die specifieke chemische stoffen.

Kortom: Ligify 2.0 is een webgebaseerde toolkit die wetenschappers helpt de "ontbrekende sleutels" voor bacteriële beveiligers te vinden. Het verandert een enorme hoeveelheid complexe data in gemakkelijk te visualiseren kaarten en biedt de blauwdrukken om deze ontdekkingen om te zetten in werkende chemische sensoren.