Recerca
Una investigació amb IA obre la porta a desenvolupar nous antibiòtics per combatre bacteris
Els investigadors han obtingut el mapa més complet de les interaccions clau per a la supervivència dels microorganismes
Imatge d'arxiu de medicaments.
Investigadors de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) han elaborat el mapa més complet fins ara sobre com es combinen i interactuen les proteïnes per dur a terme funcions essencials per a la supervivència dels bacteris, un procés conegut com a interactoma essencial.
La recerca s'ha publicat a la revista 'eLife' i ha fet servir l'eina d'intel·ligència artificial AlphaFold per predir i modelar més de 1.400 interaccions. Els resultats han revelat detalls fins ara desconeguts d'aquests mecanismes i ofereixen noves possibilitats per al desenvolupament de nous antibiòtics.
Els bacteris duen a terme moltes funcions clau per a la seva supervivència, com la producció de l'energia que necessiten, la replicació de l'ADN i la divisió cel·lular per reproduir-se, o la síntesi de la membrana cel·lular per protegir-se i interactuar amb l'entorn. En tots aquests processos s'hi requereix una acció coordinada d'un conjunt de proteïnes que són essencials i sense les quals el bacteri mor.
Per això, conèixer en detall com es regulen aquests processos bàsics, quines proteïnes hi intervenen i com interactuen és fonamental per comprendre els mecanismes de creixement, de reproducció i de supervivència dels bacteris. Les tècniques experimentals fetes servir fins ara han permès identificar milions d'interaccions entre proteïnes i milers d'estructures d'aquestes proteïnes, però són dades en brut que donen un nombre molt gran de falsos positius, d'interaccions que no tenen cap valor.
Amb els models d'intel·ligència artificial desenvolupats recentment, com AlphaFold2, s'ha pogut obtenir estructures de proteïnes amb una precisió similar als mètodes experimentals, i diferenciar entre interaccions genuïnes entre proteïnes i falsos positius. Ara, investigadors del departament de Bioquímica i de Biologia Molecular de la UAB han utilitzat el model d'intel·ligència artificial AlphaFold2 per predir el conjunt d'interaccions entre proteïnes que són essencials per a la supervivència dels bacteris.
Es tracta de 1.402 possibles interaccions que conformen el mapa més complet de l'interactoma essencial dels bacteris. «Creiem que aquestes estructures són un referent per al desenvolupament de nous antibiòtics, ja que les molècules que puguin inhibir aquestes interaccions es comportarien com a antibiòtics amb mecanismes d’acció insòlits», detalla el professor de la UAB Marc Torrent, director de la recerca.
En l'activitat dels bacteris hi intervenen entre 4.000 i 5.000 proteïnes, conjunt que s'anomena proteoma dels bacteris, i que dona lloc a un interactoma que podria arribar a comptar amb 20 milions d'interaccions possibles, i que són vitals per a la supervivència del bacteri.
L'equip de recerca ha comparat les seves prediccions amb 140 interaccions entre proteïnes que s'havien obtingut experimentalment amb anterioritat, i on un total de 113 van ser predites per la IA amb molta precisió. Els investigadors consideren que molts dels complexos d'interacció entre proteïnes que es poden trobar a les bases de dades experimentals podrien tractar-se de falsos positius.
La comprensió detallada de l'estructura dels nous complexos de proteïnes descoberts aporten nous coneixements sobre els mecanismes moleculars que tenen lloc en aquests processos vitals per a les bactèries. Aquestes dades, destaquen els investigadors, obren el camí per a l'obtenció de nous antibiòtics.