Новый инструмент улучшает обнаружение скрытых генетических мутаций

Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Университета Торонто разработали вычислительный инструмент под названием moPepGen , который помогает выявлять ранее невидимые генетические мутации в белках, открывая новые возможности в исследованиях рака и других болезней. Инструмент, описанный в Nature Biotechnology , поможет понять, как изменения в нашей ДНК влияют на белки и в конечном итоге способствуют возникновению рака, нейродегенеративных заболеваний и других состояний.

Протеогеномика объединяет данные геномики и протеомики, создавая детальную молекулярную картину заболеваний. Однако одной из ключевых трудностей было точное выявление вариантных пептидов, что мешало эффективно отслеживать генетические мутации на уровне белков. Существующие инструменты протеомного анализа часто не способны охватить все разнообразие белковых изменений. Чтобы решить эту задачу, ученые разработали moPepGen – инструмент, который обеспечивает более точное обнаружение белковых вариаций.

Такая высокая точность крайне важна, поскольку белки играют ключевую роль практически во всех биологических процессах, а изменения в их структуре могут указывать на развитие заболеваний, особенно онкологических. Однако анализ белков для выявления этих изменений остается чрезвычайно сложной вычислительной задачей. В отличие от традиционных методов, которые в основном фиксируют простые мутации, например, замену одной аминокислоты, moPepGen способен обнаруживать гораздо более широкий спектр белковых вариаций. Он выявляет изменения, связанные с альтернативным сплайсингом, кольцевыми РНК, генными слияниями, РНК-редактированием и другими сложными генетическими процессами. moPepGen подробно моделирует, как гены экспрессируются и превращаются в белки, что значительно расширяет возможности выявления мутаций, связанных с различными заболеваниями.

Чтобы продемонстрировать свою эффективность, команда использовала moPepGen для анализа протеогеномных данных пяти опухолей простаты, восьми опухолей почек и 376 клеточных линий. Они обнаружили, что moPepGen успешно идентифицировал ранее необнаруживаемые вариации белков, связанные с генетическими мутациями, слияниями генов и другими молекулярными изменениями. Он также оказался более чувствительным и всеобъемлющим, чем предыдущие методы, обнаружив в четыре раза больше уникальных вариантов белков, чем старые подходы.

Исследователи отметили, что одним из наиболее интересных применений moPepGen является иммунотерапия, поскольку он позволяет идентифицировать специфичные для рака вариантные пептиды, которые могут служить неоантигенами-кандидатами, что имеет ключевое значение для разработки персонализированных противораковых вакцин и клеточной терапии.