蛋白质中的电荷转移反应对生命很重要,例如修复DNA的光溶酶中,但结构动力学的作用尚不清楚。在这里,使用飞秒X射线晶体学,我们报告了电子沿着果蝇(6-4)光解酶中电子四个保守的色氨酸链传递时发生的结构变化。在Femto和Picsecond延迟时,第一个色氨酸对黄素的光摄影导致在关键的天冬酰胺,保守的盐桥和附近水分子的重新安排上引起定向的结构反应。我们检测到电荷诱导的结构变化,接近第二个色氨酸到20 ps的第二个接近的结构变化,将附近的蛋氨酸鉴定为氧化还原链中的活跃参与者,从第四次色氨酸附近的20 ps鉴定。光解酶经历了其结构的高度定向和仔细的定时适应。这质疑马库斯理论中线性溶剂响应近似的有效性,并表明进化已经优化了快速蛋白波动以进行最佳电荷转移。
处理丢失数据的挑战在现代数据分析中很普遍,尤其是在预处理阶段和各种推论建模任务中。尽管存在许多算法来推出丢失的数据,但对患者级别的归纳质量的评估通常缺乏个性化的统计方法。此外,基于度量空间的统计对象存在稀缺的插补方法。本文的目的是引入一个新颖的两步框架,其中包括:(i)用于在指标空间中取值的统计对象的插补方法,以及(ii)使用保形推理技术个性化插补的标准。这项工作是出于需要在一项关于糖尿病的纵向研究的背景下,需要将连续葡萄糖监测(CGM)数据的分布功能表示形式进行,在这种情况下,很大一部分患者没有可用的CGM特征。通过评估CGM数据作为新的数字生物标志物的有效性来预测健康人群中糖尿病发作的时间来说明这些方法的重要性。为了应对这些科学挑战,我们提出:(i)一种新的回归算法,用于缺失响应; (ii)针对公制空间量身定制的新型保形预测算法,重点是2-wasserstein几何形状内的密度响应; (iii)一种广泛适用的个性化插补方法标准,旨在增强上述两种策略,但在任何统计模型和数据结构中都有效。我们的发现表明,将CGM数据纳入糖尿病时间分析中,并通过新颖的插补个性化阶段增强,与传统的糖尿病时间预测模型相比,预测准确性显着提高了10%以上。
抽象目标骨关节炎是一种复杂的疾病,具有巨大的公共卫生负担。全基因组关联研究(GWAS)已经鉴定出数百个与骨关节炎相关的序列变体,但是支撑这些信号的效应基因在很大程度上仍然难以捉摸。了解三维(3D)空间中的染色体组织对于以组织特异性方式(例如,基因和调节元件之间的远处基因组特征(例如,基因和调节元件之间)之间的长距离接触至关重要。在这里,我们生成了原发性骨关节炎软骨细胞的第一个整个基因组染色体构象分析(HI-C)图,并确定了该疾病的新型候选效应基因。方法从8例膝关节骨关节炎患者收集的原发软骨细胞进行了HI-C分析,以将染色体结构与基因组序列联系起来。然后将鉴定的环与骨关节炎GWAS结果和来自原发性膝关节关节炎软骨细胞的表观基因组数据结合在一起,以通过增强子促进剂相互作用来鉴定参与基因调节的变体。结果,我们确定了与77个骨关节炎GWAS信号相关的染色质环锚固中的345种遗传变异。例如,PAPPA与胰岛素样生长因子1(IGF-1)蛋白的周转直接相关,而IGF-1是修复受损软骨细胞的重要因素。结论我们已经构建了第一张原代人软骨细胞的HI-C地图,并将其作为科学界的资源提供。这些变体中的十个直接存在于10个新描述的新描述的活跃增强子促进圈的增强区域中,并通过对公共可用的染色质免疫沉淀测序(CHIP-SEQ)进行多组学分析(CHIP-SEQ)和分析酶 - 可访问型染色体的分析(CHIP-SEQ),并使用测序对基因seeq for Generq for Negeq for Necter(ATAC-SEEQ)数据序列(ATAC-SEEQ)chornee chondeq forter(ATAC-SEEQ)序列(ch) SPRY4和PAPPA(与妊娠相关的血浆蛋白A)以及对已知参与骨关节炎的基因SLC44A2的进一步支持。通过将3D基因组学与大规模的遗传关联和表观遗传学数据整合在一起,我们确定了骨关节炎的新型候选效应基因,从而增强了我们对疾病的理解,并可以作为假定的高价值新型药物靶标。
本质上无序的蛋白质具有动态结构,它们扮演着关键的生物学作用。阐明其构象合奏是一个具有挑战性的问题,需要综合使用计算和实验方法。分子仿真是用于构建无序蛋白质结构集合但资源密集型的有价值的计算策略。最近,基于深层生成模型的机器学习方法已成为生成结构合奏的有效替代方法。但是,当训练数据中缺乏建模序列和构象时,此类方法当前的可传递性有限。在这里,我们开发了一种新型的生成模型,该模型可实现固有无序蛋白质集合的高水平可传递性。该方法称为IDPSAM,是基于变压器神经网络的潜在扩散模型。它结合了自动编码器,以学习蛋白质几何形状的表示和扩散模型,以在编码空间中采样新型构象。iDPSAM在使用Absinth隐式溶剂模型进行的大型模拟蛋白质区域的模拟数据集上进行了训练。由于其神经网络的表现力及其训练稳定性,Idpsam忠实地捕获了测试序列的3D结构集合,在培训集中没有相似之处。我们的研究还证明了从数据集中产生完全构象合奏的潜力,并强调了训练集大小对概括的重要性。我们认为,IDPSAM通过机器学习代表了可转移蛋白质集合建模的重大进展。
摘要经硫代蛋白(TTR)是一种在血液和脑脊液中发现的本质四聚甲状腺素转运蛋白,其错误折叠和聚集会导致经胆囊素淀粉样变性。将小分子tafamidis(Vyndaqel/vyndamax)鉴定为天然TTR倍数的有效稳定剂,并且这种聚合抑制剂是用于治疗TTR淀粉样蛋白病的治疗的监管机构批准的。尽管对TTR进行了50年的结构研究以及基于结构的药物设计的胜利,但仍有明显的结构信息可用于了解配体结合变构和淀粉样蛋白生成的TTR展开中间体。,我们使用单粒子冷冻电子显微镜(冷冻EM)研究了一个55千达尔顿四聚体的构象形态,在一个或两个配体的情况下,揭示了四腔体系结构中固有的不对称性,并且先前未观察到的构象状态。这些发现提供了对负合作配体结合和负责TTR淀粉样生成的结构途径的关键机理见解。这项研究强调了冷冻EM提供对蛋白质结构的新见解的能力,这些蛋白质结构在历史上被认为太小而无法可视化,无法识别由晶体晶格的构造所抑制的药理靶标,从而在基于结构的药物设计中开放了未知领域。
黄病毒,包括寨卡病毒(ZIKV)和登革热病毒(DENV),依靠其非结构蛋白5(NS5)来复制病毒基因组和抑制宿主IFN信号传导。deNV和zikV ns5s被证明可促进蛋白体介导的人stat2的蛋白质降解(HSTAT2)。然而,对于特定于物种的IFN抑制,蓝宝病毒NS5如何进化尚不清楚。在这里,我们报告了DENV血清型2(DENV2)NS5-HSTAT2复合物的结构 - 功能 - 特征。DENV2 NS5的MTase和RDRP结构域形成了与HSTAT2的盘绕线圈和N末端结构域相互作用的扩展构象,从而促进了细胞中的HSTAT2降解。DENV2/ZIKV NS5的扩展构象的破坏,但没有替代紧凑状态会损害其HSTAT2结合。我们对蓝宝病毒NS5的比较结构分析进一步揭示了一个保守的蛋白质相互作用平台,其微妙的氨基酸变化可能是基于不同IFN抑制机制的基础。一起,这项研究发现了蓝绿病毒NS5抑制hSTAT2的基本的构建选择机制。
在生物体验系统中,信息的感知,转移和处理依赖于分布的平行神经网络来有效解决复杂而非结构化的现实世界问题。1,2,例如,Tac-Tile感觉与机械信号转换为机械感受器的电信号有关。3然后这些电信号通过神经纤维流动到拟南芥,诱导神经递质的释放和突触后膜的发射,最后将它们传递到大脑中以形成触觉。神经编码和学习是在协作和处理外部信息的过程中进行的。受到生物系统的启发,已经开发出神经形态电子来重建和增强智能功能,4