| Название НИОКТР |
Исследование ландшафтов приспособленности и эпистаза и их связи со структурой белка
|
| Аннотация |
Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы в области молекулярной биологии и структурной биоинформатики: понимание взаимосвязи между ландшафтами приспособленности и структурой белка, в частности, с акцентом на эпистаз. Эпистаз, определяемый как зависимость эффекта мутации от генетического контекста, представляет собой значительное препятствие в предсказании фенотипа по генотипу. Предлагаемый проект посвящен систематическому изучению типы и количество эпистаза, присутствующего в экспериментальных ландшафтах приспособленности, и их корреляцию со структурными характеристиками белка. Значимость этого исследования заключается в его потенциале для улучшения предсказательных моделей стабильности белка, что имеет решающее значение для различных биологических функций.
Актуальность рассмотрения эпистаза подчеркивается его ролью как принципиального препятствия для точного предсказания фенотипа по генотипу. Мы понимаем, как специфические взаимодействия внутри белков и РНК приводят к компенсаторным заменам — называемым «взаимным знаковым эпистазом», который относится к типу многомерного эпистаза. Несмотря на свою важность, многомерный эпистаз остается плохо изученным, часто его путают с эпистазом высокого порядка. Цель этого проекта — прояснить эти концепции путем систематического исследования многомерного эпистаза и его связи со структурой белка.
Одним из основных фенотипов, представляющих интерес, является стабильность белка, которая жизненно важна для правильного функционирования белка. Несмотря на значительные достижения в области дизайна белков, отмеченные Нобелевской премией по химии 2024 года, простейшая задача дизайна белков по предсказанию изменения стабильности вследствие мутаций, остается нерешенной. Путем анализа всеобъемлющего набора данных об изменениях стабильности в различных белках предлагаемый проект направлен на повышение точности таких предсказаний.
Для достижения целей Проекта, будут исследованы ландшафты приспособленности и их связь со структурами глобулярных белков. Планируется три направления исследований:
Анализ ландшафта приспособленности:
Определение всех комбинаторно полных структур в опубликованных ландшафтах приспособленности и расчет связанных эпистатических эффектов.
Разработка алгоритма для вычисления размерности многомерного эпистаза и исследование его зависимости от размера ландшафта.
Исследование новых типов многомерного эпистаза и их распространенности в существующих наборах данных с соотнесением этих результатов со структурными характеристиками белков.
Будут проведено исследование того, как эволюционные пути связаны с размерностью многомерного эпистаза.
Анализ ландшафтов стабильности белков:
Проведение автокорреляционного анализа ландшафтов стабильности для улучшения разбиения данных для приложений машинного обучения.
Создание гибридной модели, которая использует физические принципы наряду с методами машинного обучения для предсказания изменений стабильности вследствие мутаций.
Анализ ландшафта пептидов для масс-спектрометрии:
Разработать алгоритмы для генерации заданного числа максимально разнообразных детектируемых пептидов для нужд масс-спектрометрии.
Масштаб и сложность этого проекта характеризуются анализом более трех миллионов точек данных по 25 ландшафтам приспособленности и наборам данных об изменении стабильности более 200 белков. Этот обширный набор данных формирует основу для достижения целей проекта. Практически все предлагаемые задачи являются новым вкладом в науку.
Предлагаемый проект направлен не только на углубление нашего понимания ландшафтов приспособленности и их связи со структурой белков, но и стремится предоставить практические инструменты, тем самым расширяя наши возможности в дизайне белков и предсказании фенотипа по генотипу. Результаты Проекта будут основой для более точных методов предсказания фенотипа по генотипу, в конечном итоге внеся значительный вклад в эволюционную биологию и белковый дизайн.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
16500.0
|
| Дата начала |
2025-05-29
|
| Дата окончания |
2027-12-31
|
| Номер контракта |
25-14-00491
|
| Дата контракта |
2025-05-29
|
| Количество отчетов |
1
|
| УДК |
57:51-76 57.02:001.57
|
| Количество просмотров |
12
|
| Руководитель работы |
Иванков Дмитрий Николаевич
|
| Руководитель организации |
Романова Дарья Александровна
|
| Исполнитель |
АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СКОЛКОВСКИЙ ИНСТИТУТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-09-25 11:37:56 UTC, 2025-09-25 11:37:56 UTC
|
| ОКПД |
Нет
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
фенотип; эпистаз; ландшафт приспособленности; стабильность белка; изменение стабильности белка вследствие мутации; комбинаторно полный набор данных; знаковый эпистаз; взаимный знаковый эпистаз; одномерный эпистаз; многомерный эпистаз
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
34.03.23 - Математическая биология и теоретическое моделирование биологических процессов. Биоинформатика
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Компьютерные, информационные науки и биоинформатика (разработка аппаратного обеспечения относится к разделу 2.2, социальный аспект относится к разделу 5.8); Эволюционная биология
|
| Приоритеты научно-технического развития |
в) переход к персонализированной, предиктивной и профилактической медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных) и использования генетических данных и технологий;
|
| Регистрационные номера |
—
|
