Этот веб-сайт использует файлы cookie, чтобы обеспечить вам наилучший сервис
OK
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
  1. Зеленый спектр излучения
  2. Умеренная яркость (19,75)
  3. Выделен из медузы Aequorea victoria
  4. Очень хорошо изучен
  5. Популярен
  1. Зеленый спектр излучения
  2. Высокая яркость (54,15)
  3. Мутант белка GFP
  4. Хорошо изучен
  5. Популярен
  1. Красный спектр излучения
  2. Очень высокая яркость (70)
  3. Мутант белка dsRed
  4. Хорошо изучен
  5. 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!
  1. Зеленый спектр излучения
  2. Умеренная яркость (19,75)
  3. Выделен из медузы Aequorea victoria
  4. Очень хорошо изучен
  5. Популярен
  1. Зеленый спектр излучения
  2. Высокая яркость (54,15)
  3. Мутант белка GFP
  4. Хорошо изучен
  5. Популярен
  1. Красный спектр излучения
  2. Очень высокая яркость (70)
  3. Мутант белка dsRed
  4. Хорошо изучен
  5. 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 получение
    Генно-инженерных конструкций для транскрипции мРНК in vitro и наработки белка в клетках
  • Разработка и оптимизация
    Системы бесклеточной трансляции белков-кандидатов in vitro
  • Анализ
    Качественная 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 это
    В 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 выяснили
    Бесклеточная 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