Antilichamen beschermen ons lichaam tegen indringers. Deze moleculen bestaan ​​uit eiwitten met aangehechte suikers. Echter, de blauwdruk die de verwerking van deze suikers op het eiwit stuurt, werd tot nu toe niet goed begrepen. In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie , wetenschappers van het Helmholtz Zentrum München gebruikten computeranalyse om deze blauwdruk te voltooien en bevestigden hun bevindingen in het laboratorium.

De auteurs bestudeerden specifiek IgG-antilichamen. Dit zijn de meest voorkomende antistoffen in het bloed en werken vooral tegen virussen en bacteriën. "Ze hebben een karakteristieke Y-vorm en bestaan ​​voornamelijk uit eiwitten, " legt Elisa Benedetti uit, Promovendus aan het Institute of Computational Biology (ICB) van het Helmholtz Zentrum München. "Echter, tijdens hun productie, de cel hecht verschillende suikers aan deze eiwitmoleculen, en hoe dit gebeurt was tot nu toe niet goed begrepen, " vervolgt de eerste auteur van de studie.

Het begrijpen van dit proces is van groot belang voor onderzoekers, omdat de identiteit van de suiker die is gehecht (in een proces dat glycosylering wordt genoemd) de functie van het antilichaam dramatisch beïnvloedt. Terwijl één suikermolecuul ontsteking kan bevorderen bij contact met een antigeen, een ander kan de immuunrespons onderdrukken.

Computers gebruiken om een ​​biochemisch probleem op te lossen

"De moeilijkheid bij het bestuderen van de glycosyleringsblauwdruk ligt, onder andere, in de complexe regulatie van hoe de corresponderende enzymen werken, " legt laatste auteur Dr. Jan Krumsiek uit, junior groepsleider bij de ICB en Junior Fellow aan de Technische Universiteit van München. De strategie van de bio-informatici om dit biochemisch moeilijke probleem op te lossen was om het in de digitale wereld aan te pakken.

Hiertoe, de wetenschappers analyseerden gegevens van de Kroatische '10001 Dalmatians Biobank.' Ze bestudeerden eerst bloedmonsters van bijna 700 proefpersonen tussen 18 en 88 jaar met betrekking tot de suikers die aan hun IgG-antilichamen waren gehecht. Door de correlatie van de gemeten glycanen met elkaar te onderzoeken , auteurs ontdekten dat ze grotendeels overeenkwamen met eerdere bekende stappen in het enzymatische proces van IgG-glycosylering. Inderdaad, op basis van de gegevens, het algoritme zou de reeds bekende blauwdruk kunnen reconstrueren – en verder ontwikkelen.

"We zouden nieuwe stappen kunnen voorspellen van hoe de suikerresten aan de antilichamen moeten worden gehecht, " legt Krumsiek uit. "Met behulp van drie extra cohorten, bestaande uit meer dan 2, 500 monsters, we waren in staat om de statistische gegevens te repliceren." Vervolgens, konden de onderzoekers de voorspelde stappen onderbouwen met andere methoden:ten eerste, op basis van een genoombrede associatiestudie met ongeveer 1, 900 monsters van het in Augsburg gevestigde onderzoeksplatform KORA, en, aanvullend, in een reeks van drie experimenten in het laboratorium.

"We konden in vitro aantonen dat ten minste één van onze voorspelde reacties enzymatisch mogelijk is en we hebben in celcultuur aangetoond dat bepaalde enzymen waarvan wordt voorspeld dat ze samenwerken in het model, daadwerkelijk co-lokaliseren in de cel, dat is, ze liggen ruimtelijk heel dicht bij elkaar, ", zegt Krumsiek. "Ons onderzoek laat zien hoe informatietechnologie en klassieke bankchemie elkaar kunnen ondersteunen en versterken."