2. 3. 2021 |

Ancestrální rekonstrukce (Ancestral Sequence Reconstruction ASR) je technika, která se používá při studiu molekulární evoluce. V proteinovém inženýrství, tedy oboru, který hledá nové proteiny pro využití nejen v medicíně, ale také biotechnologiích či v dalších průmyslových aplikacích, se ASR využívá k nalezení prastarých neznámých proteinů, ze kterých se ty současné vyvinuly.

V podstatě jde o molekulární archeologii na úrovni genů. Zatímco vývoj člověka se mapuje na základě kosterních pozůstatků našich předků, ASR používá genové sekvence. Pokud známe určitý protein, pak lze vybrat příbuzné genové sekvence, které se mohou použít a rekonstruovat tak „předka“ již známého proteinu. I když teoretické základy ASR jsou již více jak padesát let staré, opravdový potenciál této metody se rozvinul až v posledních deseti letech, s nástupem výkonných počítačů. Jako jeden z příkladů využití této metody můžeme uvést rekonstrukci thioredoxinu z organismů starých čtyři miliardy let. Zatímco chemické vlastnosti tohoto enzymu se téměř nelišily od současné verze, odolnost vůči teplu a kyselinám byla daleko větší, což podle některých vědců dokazuje, že život vznikl v oceánech s daleko větší teplotou a s větším obsahem kyselin.

Metodě ASR se věnují vědci v Loschmidtových laboratořích PřF MU a Mezinárodním centru klinického výzkumu Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně (FNUSA-ICRC). Ve spolupráci s Ústavem informačních systémů FIT VUT v Brně vyvinuli dokonce vlastní webovou aplikaci pro použití této metody – FireProt ASR.

Výhody používání tohoto software popsal Rayyan Tariq Khan, doktorand z Masarykovy univerzity a člen týmu Proteinové inženýrství FNUSA-ICRC v článku „Fully Automated Ancestral Sequence Reconstruction using FireProt ASR“, který vyšel v časopise Current Protocols in Bioinformatics. „Jednou z výhod je to, že náš program jako jediný umožňuje využít techniku ancestrální rekonstrukce pomocí pouze jediné proteinové sekvence jako výchozí bod pro výpočet,“ uvedl Rayyan Tariq Khan. FireProt ASR je tak vhodný i pro méně zdatné uživatele a začátečníky, kteří nedokáží sestavit fylogenetický strom či vytvořit datovou sadu příbuzných sekvencí a jejich srovnání, což bývá důležitý prvek na začátku užívání ASR. „FireProt ASR je plně automatizován a všechny tyto činnosti zvládne udělat za uživatele. Zároveň umožňuje použití vlastních dat a zahájení výpočtu z různých částí výpočetního procesu,“ dodal Rayyan Tariq Khan, který je zapojený do evropské sítě ES-CAT – Evoluce, syntetická biologie a biokatalýza, koordinovanou Univerzitou v Cambridge.

FireProt ASR můžete využít zde: http://loschmidt.chemi.muni.cz/fireprotasr

Nahoru