Этот веб-сайт использует файлы cookie, чтобы обеспечить вам наилучший сервис
Разработка системы для экспериментальной проверки белков, предсказанных методами ИИ
Мы разрабатываем систему для получения экспериментальных данных и дальнейшего обучения ИИ, предсказывающих новые белки с флуоресцентными свойствами
Разработка системы для экспериментальной проверки белков, предсказанных методами ИИ
Мы разрабатываем системы для получения экспериментальных данных и дальнейшего обучения ИИ, предсказывающие новые белки с флуоресцентными свойствами
(это мобильная версия сайта, для получения лучшего опыта, рекомендуем просматривать его с персонального компьютера)
Проект решает проблему недостатка экспериментальных данных о свойствах белков, необходимых для динамического обучения моделей ИИ, являющейся основой инновационного подхода к решению различных биотехнологических задач
Актуальность проекта
Поехали!
Проект решает проблему недостатка экспериментальных данных о свойствах белков, необходимых для динамического обучения моделей ИИ, являющейся основой инновационного подхода к решению различных биотехнологических задач
Актуальность проекта
Поехали!
Мы работали в сотрудничестве с коллегами, участвующими в проекте «in silico дизайн новых флуоресцентных белков»
Мы работали в сотрудничестве с коллегами, участвующими в проекте «in silico дизайн новых флуоресцентных белков»
Процесс итеративного обучения нейросети
Начальная точка: нейросеть, обученная на большом наборе данных известных белковых последовательностей, генерирует новые последовательности-кандидаты
Генерация сиквенсов
Предсказание свойств
Генерация ДНК-матриц
Бесклеточная система трансляции (CFPS)
Детекция флуоресценции и анализ спектральных характеристик
Выбор подмножества наиболее перспективных последовательностей
Биомедицинские исследования
Биотехнологии
Молекулярная биология и генетика
А где используются флуоресцентные белки?
Узнать больше
Приведем несколько примеров
Узнать больше
Узнать больше
Просто нажмите на интересующую Вас тему :)
Биомедицинские исследования
Биотехнологии
Молекулярная биология и генетика
А где используются флуоресцентные белки?
Приведем несколько примеров
(Просто нажмите на интересующую Вас тему)
Просто нажмите на интересующую Вас тему :)
Конструирование генно-инженерных конструкций
Сборка фрагментов ДНК методом ПЦР de novo. Клонирование полученных фрагментов в вектор. Секвенирование полученных плДНК методом Сенгера
Наработка белков-кандидатов in vitro и детекция флуоресценции
Работа с ПО: SnapGene, MEGA. Подбор праймеров для сборки ДНК de novo
Дизайн эксперимента
Получение мРНК. Оценка ее качества методом электрофореза в денатурирующих условиях
Транскрипция in vitro
Анализ результатов
Разработка протокола бесклеточной трансляции
План работы
1
2
3
4
5
Конструирование генно-инженерных конструкций
Сборка фрагментов ДНК методом ПЦР de novo. Клонирование полученных фрагментов в вектор. Секвенирование полученных плДНК методом Сенгера
Наработка белков-кандидатов in vitro и детекция флуоресценции
Работа с ПО: SnapGene, MEGA. Подбор праймеров для сборки ДНК de novo
Дизайн эксперимента
Получение мРНК. Оценка его качества методом электрофореза в денатурирующих условиях
Транскрипция in vitro
Анализ результатов
Разработка протокола бесклеточной трансляции
План работы
1
2
3
4
5
- Зеленый спектр излучения
- Умеренная яркость (19,75)
- Выделен из медузы Aequorea victoria
- Очень хорошо изучен
- Популярен
- Зеленый спектр излучения
- Высокая яркость (54,15)
- Мутант белка GFP
- Хорошо изучен
- Популярен
- Красный спектр излучения
- Очень высокая яркость (70)
- Мутант белка dsRed
- Хорошо изучен
- Популярен
GFP
sfGFP
mScarlet
mScarlet-08-01
mScarlet-05-00
Консервативные участки
Цифры в названиях (05-00 и 08-01) указывают на расстояние, на котором находятся измененные остатки тяжелых атомов от альфа-спирали
Рассмотрим несколько измененных белков
Измененные участки
Наши объекты
За основу были взяты три флуоресцентных белка
Нажми на меня :)
Приятного чтения!
- Зеленый спектр излучения
- Умеренная яркость (19,75)
- Выделен из медузы Aequorea victoria
- Очень хорошо изучен
- Популярен
- Зеленый спектр излучения
- Высокая яркость (54,15)
- Мутант белка GFP
- Хорошо изучен
- Популярен
- Красный спектр излучения
- Очень высокая яркость (70)
- Мутант белка dsRed
- Хорошо изучен
- Популярен
GFP
sfGFP
mScarlet
mScarlet-08-01
mScarlet-05-00
Консервативные участки
Цифры в названиях (05-00 и 08-01) указывают на расстояние, на котором находятся измененные остатки тяжелых атомов от альфа-спирали
Рассмотрим несколько измененных белков
Измененные участки
Наши объекты
За основу были взяты три флуоресцентных белка
Плазмида
Полученный фрагмент ДНК клонировали в вектор pSmart
Ген устойчивости к ампициллину
Ориджин репликации
Т7 промотор
Вставка (последовательность, кодирующая наш флуоресцентный белок)
Терминатор
Цель
Разработка системы для получения экспериментальных данных и дальнейшего обучения ИИ, предсказывающего новые белки с флуоресцентными свойствами
-
Разработка и получениеГенно-инженерных конструкций для транскрипции мРНК in vitro и наработки белка в клетках -
Разработка и оптимизацияСистемы бесклеточной трансляции белков-кандидатов in vitro -
АнализКачественная оценка флуоресценции белков-кандидатов
Ход работы
Июль, 2025
02.07.2025
02.07.2025
Перевод аминокислотных последовательностей в нуклеотидные, кодон-оптимизация
03.07.2025
03.07.2025
Моделирование и клонирование вставки в вектор с использованием ПО: SnapGene
04-05.07.2025
04-05.07.2025
Синтез ДНК de novo
С дальнейшей оценкой концентрации полученных фрагментов ДНК после выделения из геля
09-10.07.2025
09-10.07.2025
Лигирование вставки в вектор
10.07.2025
10.07.2025
Трансформация компетентных клеток E.coli
В среду, на которую высевались бактерии был добавлен антибиотик ампициллин. С его помощью можно было легко определить колонии, где плазмида успешно трансформировалась в клетки
11.07.2025
11.07.2025
Секвенирование по Сенгеру
Так как антибиотик убивал только бактерии без плазмиды, мы не могли точно определить - есть ли в ней корректно собранная вставка (то есть ген, кодирующий наш флуоресцентный белок), поэтому пришлось прибегнуть к секвенированию
15.07.2025
15.07.2025
Ре-клонирование вставки в вектор pET28a (клеточная система)
16.07.2025
16.07.2025
Трансформация бактерий вектором pET28a с индукцией IPTG на чашках (клеточная система)
С дальнейшей детекцией флуоресценции
15-17.07.2025
15-17.07.2025
Выделение ДНК и наработка мРНК in vitro (бесклеточная система)
Из колоний, где секвенирование выявило верную сборку, мы выделили ДНК, а затем in vitro наработали мРНК для последующей трансляции
18-19.03.2025
18-19.03.2025
Синтез белка в бесклеточной системе in vitro (бесклеточная система)
С последующей детекцией флуоресценции
19-20.07.2025
19-20.07.2025
Анализ полученных результатов
Детекция флуоресценции в клеточной системе
mScarlet-05-00
sfGFP-08-03
sfGFP-not-ESM
Лампа для возбуждения флуоресцентных белков "LUYOR-3415RG"
Это источник света, который вызывает флуоресценцию флуорофора (вещества, поглощающего свет и способного многократно высвечивать кванты). Это необходимо для визуализации флуоресцентных белков, которые используются в клеточной и молекулярной биологии для изучения структуры и функций белков
Узнать подробнее
Детекция флуоресценции в клеточной системе
mScarlet-05-00
sfGFP-08-03
sfGFP-not-ESM
Лампа для возбуждения флуоресцентных белков "LUYOR-3415RG"
Это источник света, который вызывает флуоресценцию флуорофора (вещества, поглощающего свет и способного многократно высвечивать кванты). Это необходимо для визуализации флуоресцентных белков, которые используются в клеточной и молекулярной биологии для изучения структуры и функций белков
Узнать подробнее
Детекция флуоресценции в бесклеточной системе
Сгенерированные нейросетью белки (4 из 6 объектов флуоресцируют)
Референсные белки
Протокол 2
(добавление шаперонов GroEL/GroES)
ОЕФ - относительная единица флуоресценции
Протокол 1 (без шаперонов)
Детекция флуоресценции в бесклеточной системе
Сгенерированные нейросетью белки (4 из 6 объектов флуоресцируют)
Референсные белки
Протокол 2
(добавление шаперонов GroEL/GroES)
Выводы
Наши выводы – результат долгого и трудного пути
- Мы сделали этоВ рамках проекта разработаны генно-инженерные конструкции для синтеза мРНК белков, предсказанных методами ИИ
- Оно работает!4 белка из 6 показали функциональность: sfGFP-08-03, sfGFP-not-ESM, cgreGFP-not-ESM и mScarlet-05-00 по результатам детекции флуоресценции в бесклеточной системе трансляции
- Что выяснилиБесклеточная трансляция позволяет быстро синтезировать белки in vitro, однако, в дальнейшем требуются дополнительные эксперименты, направленные на оценку соответствия между уровнем флуоресценции и концентрацией белка в системе