Překvapivý objev: AI našla „neviditelné“ proteiny, které mění pohled na buněčnou komunikaci

Nový výzkum ukazuje, jak umělá inteligence (AI) v kombinaci s pokročilou experimentální vědou dokáže odhalit dosud „skryté“ a neprozkoumané proteiny v lidském těle a objasnit jejich skutečnou funkci.

Nový výzkum ukazuje, jak umělá inteligence (AI) v kombinaci s pokročilou experimentální vědou dokáže odhalit dosud „skryté“ a neprozkoumané proteiny v lidském těle a objasnit jejich skutečnou funkci. Tento objev, publikovaný v časopise Nature, naznačuje nový způsob studia buněčné komunikace, přežití buněk ve stresu a jejich potenciálního přispění k rozvoji nemocí.

Vědci ze Sylvester Comprehensive Cancer Center, součásti University of Miami Miller School of Medicine, využili AI k porovnání tvarů více než 214 milionů předpovídaných proteinů. Namísto zaměření pouze na genetické sekvence hledali na základě trojrozměrné formy a objevili tak skryté členy rodiny receptorů spřažených s G-proteiny (GPCR), což je skupina proteinů, která pomáhá buňkám vnímat a reagovat na vnější signály. Podle hlavního autora studie Daniela G. Isoma, Ph.D., se po desetiletí biologie proteinů zkoumala převážně pomocí sekvencí, a tento nový přístup odhaluje další vrstvu biologie, která se dosud skrývala na očích.

Zvláštní pozornost upoutal jeden protein, TM184C. Ačkoliv vypadá jako GPCR, výzkumný tým zjistil, že se chová odlišně. Většina proteinu TM184C se nacházela uvnitř buňky, v membránách intracelulárních váčků, což jsou drobné balíčky přenášející materiály. Tyto váčky cestovaly podél mikrotubulů, vnitřních „dálnic“ buňky, a shromažďovaly se v tenkých výběžcích, které spojují sousední buňky.

Tyto výběžky fungují jako mosty, kterými si buňky vyměňují metabolity, váčky a organely, včetně mitochondrií, jež produkují energii pro buňky. Když vědci narušili funkci TM184C, buňky vytvářely méně spojení a vykazovaly změny v tvaru a organizaci váčků. To naznačuje, že TM184C pomáhá budovat a řídit tyto mezibuněčné kanály. Jenniffer Arcuri, Ph.D., vedoucí autorka studie, uvedla, že pozorování váčků s TM184C pohybujících se mezi buňkami zcela změnilo jejich pohled na tento protein a na to, jak buňky mohou tyto spoje využívat ke spolupráci a soutěži o zdroje.

Objev vyvolává základní otázku: Kdo má prospěch, když si buňky sdílejí zdroje? Ve zdravé tkáni může tato výměna pomoci buňkám přežít stres přesunem paliva nebo poškozených komponent tam, kde jsou potřeba. Pokud je však výměna nerovnoměrná, jedna buňka může získat na úkor druhé. V případě rakoviny, kde nádorové buňky často rostou s omezeným kyslíkem a živinami, by mezibuněčné mosty mohly některým buňkám poskytnout další způsob přežití sdílením zdrojů nebo čerpáním podpory z okolních buněk. Pochopení jejich role by mohlo přinést nové poznatky o tom, jak tyto nádory komunikují, a potenciálně odhalit dosud nepoznané zranitelnosti, například u agresivních rakovin, jako je glioblastom.

TM184C se také podílí na regulaci autofagie, procesu, kterým buňky rozkládají a recyklují staré nebo poškozené části. Tento recyklační systém pomáhá buňkám adaptovat se na stres. Ve studii se při snížení TM184C zvýšily markery autofagie, což naznačuje, že protein pomáhá tento proces ladit. Tým studoval také kvasinkový protein Hfl1, který je podobný lidskému TM184C. Když vědci odstranili Hfl1 z kvasinek, buňky se potýkaly s problémy. Přidání lidského proteinu TM184C však tyto problémy napravilo. Tento překvapivý výsledek ukazuje, že tato důležitá funkce zůstala podobná u kvasinek a lidí i přes miliardu let evoluce.