來(lái)自美加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家們最近發(fā)表了一項(xiàng)工作，其為思考病原體進(jìn)化的新方法奠定了基礎(chǔ)。“我們的研究強(qiáng)調(diào)，對(duì)于破壞性真菌病原體Magnaporthe oryzae的分泌蛋白，使用機(jī)器學(xué)習(xí)的無(wú)模板建模確實(shí)優(yōu)于基于模板的建模，”發(fā)表在MPMI雜志上的論文的第一作者Kyungyong Seong說(shuō)道。

病原體利用的是一種被稱為效應(yīng)器的毒力因子，這對(duì)病原體的生存非常重要。同源建模是最廣泛使用的方法之一，但這需要使用已解決的效應(yīng)器結(jié)構(gòu)模板，而解決所有的效應(yīng)器結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)太艱巨的任務(wù)。病原體基因組中編碼的效應(yīng)蛋白太多，其無(wú)法簡(jiǎn)單地依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)解決每一個(gè)結(jié)構(gòu)。

Seong和同事Ksenia V. Krasileva則使用了一種新的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法，該方法能為以前基于模板的方法無(wú)法預(yù)測(cè)的500種分泌蛋白建立模型。

Krasileva表示：“在我們的研究中，1854個(gè)分泌蛋白中約有70%被建模，它們的結(jié)構(gòu)根據(jù)它們彼此之間的相似性或其他已解決的蛋白結(jié)構(gòu)提供了關(guān)于效應(yīng)物的額外信息。我們證明了新的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法很適用于破譯病原體毒力因子和其他分泌蛋白的問(wèn)題，這些蛋白之間或與其他蛋白之間的序列相似度往往很小。”

這種新方法使科學(xué)家能繪制出數(shù)以千計(jì)的分泌蛋白并在它們之間建立起缺失的進(jìn)化聯(lián)系。“我們相信我們的研究是在機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的新時(shí)代，首次在植物病原體上應(yīng)用結(jié)構(gòu)基因組學(xué)的概念，”Seong說(shuō)道。

“隨著結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高，結(jié)合大規(guī)模蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的文章將變得更加常見，”Krasileva預(yù)測(cè)道，“我們的文章可能會(huì)引發(fā)一些關(guān)于如何使用此類數(shù)據(jù)的想法并導(dǎo)致一些科學(xué)家在其他方面提前探索機(jī)會(huì)。”

他們還發(fā)現(xiàn)，在M. oryzae中有許多新的序列不相關(guān)的結(jié)構(gòu)相似的效應(yīng)器，并且結(jié)構(gòu)相似的效應(yīng)器在其他植物病原體中也有發(fā)現(xiàn)。這表明，病原體可能是依靠一套共同起源但在進(jìn)化過(guò)程中序列基本分歧的效應(yīng)器來(lái)感染植物。