Învățarea automată ajută la descoperirea peptidelor antimicrobiene în microbiomul global

Infecțiile rezistente la antibiotice sunt din ce în ce mai dificil de tratat cu terapiile convenționale, determinând moartea a 1,27 milioane de persoane anual. Acest fapt subliniază necesitatea urgentă de a descoperi noi antibiotice, inclusiv peptide antimicrobiene (AMP), prin metode noi, cum ar fi abordările computaționale.
Utilizând tehnici de învățare automată, un studiu condus de o echipă internațională a explorat 63.410 metagenomuri și 87.920 genomuri microbiale de înaltă calitate disponibile public pentru a prezice și cataloga AMP din microbiomul global. Acest proces a dus la crearea AMPSphere, o colecție de 863.498 secvențe peptidice ne-redundante, care include peptide candidate antimicrobiene (c_AMP) derivate din date (meta)genomice.

Rezultate

Dintre aceste c_AMP, majoritatea nu fuseseră descrise anterior. Analiza a relevat că aceste c_AMP sunt specifice anumitor habitate și în mare parte nu sunt gene centrale în pangenom. Aproximativ 20% dintre aceste secvențe au fost detectate în metaproteome sau metatranscriptome independente, indicând că nu sunt artefacte. Cercetările ulterioare au arătat că aceste peptide sunt active împotriva patogenilor ESKAPEE, cunoscuți pentru relevanța lor clinică în sănătatea publică.

Descoperirile sugerează un potențial imens pentru descoperirea de AMP noi din microbiomul global, care ar putea juca un rol crucial în dezvoltarea de noi tratamente antimicrobiene. Aceste peptide ar putea fi utilizate pentru a combate rezistența crescândă la antibioticele convenționale, oferind o nouă clasă de antimicrobiene cu un spectru larg de activitate și rate scăzute de dezvoltare a rezistenței.

Concluzii

Utilizarea învățării automate pentru a identifica AMP din microbiomul global reprezintă un avans semnificativ în căutarea soluțiilor la criza antibioticelor. Rezultatele acestui studiu subliniază importanța continuării explorării microbiomului la scară largă și a diversității sale enorme pentru descoperirea de noi compuși antimicrobieni eficace. Peptidele identificate pot juca un rol vital în dezvoltarea de noi terapii antimicrobiene și în înțelegerea mai amplă a dinamicii microbiomului.

sursa: Science Daily
foto: Associate Professor Luis Pedro Coelho, Queensland University of Technology