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Die Bedeutung der Proteine von Darmmikroben für die Gesundheit

Informationen über die Proteinfunktion könnte therapeutische und diagnostische Daten für viele Krankheiten liefern. Ein EU-finanziertes Projekt hat ein Werkzeug für die Vorhersage der Proteinfunktion entwickelt, das bei der Behandlung von Morbus Crohn helfen kann.
Die Bedeutung der Proteine von Darmmikroben für die Gesundheit
Die SIFTER-Tool (statistical inference of function through evolutionary relationships) stützt seine Analyse der Proteinfunktion auf der Evolution der Proteinfamilie. Entwickelt vom Projekt SIFTERMETAGENOMICS ('Functional annotation of microbial communities in human health and in the environment') stützt das Modell die Vorhersagen der Proteinfunktion auf verschiedene Charakteristika des Stammbaums der Proteine.

Es wurden unter anderem Faktoren berücksichtigt wie die potenzielle Entwicklung zu einer anderen Funktion in der Familie, die geschätzte Veränderlichkeit eines Paares von molekularen Funktionen, Abstand im Stammbaum sowie das Ereignis hinter der Funktion: Artbildung oder Gen-Duplikation.

Wie 2013 in der Zeitschrift "Nature Methods" geschrieben wurde, zeigen die CAFA-Ergebnisse (Critical Assessment of Function protein Annotation), dass SIFTER zu den leistungsfähigsten Algorithmen gehört. Darüber hinaus konnte das Potenzial des Werkzeugs in einer Studie über Morbus Crohn demonstriert werden.

Inzwischen ist allgemein anerkannt, dass Morbus Crohn mit einem Ungleichgewicht des mikrobiellen Ökosystems im Darm im Zusammenhang steht. Im Rahmen des Projekts wurde an Morbus-Crohn-Patienten und einer Kontrollgruppe (beide Gruppen wurden einer Operation oder Koloskopie unterzogen) 16S-Ribosomal-Profilierung durchgeführt. Die Profile von Patienten mit Morbus Crohn zeigten, dass die Mikroflora von denen in Remission mehr Gemeinsamkeiten mit der bei der Kontrollgruppe hatte, als mit der von den Patienten, die an einem Wiederauftreten der Krankheit gelitten hatten.

Darüber hinaus zeigten Patienten, die in Remission blieben, eine größere Stabilität der mikrobiellen Proteine im Darm. Die Proteinanalysen von SIFTERMETAGENOMICS zeigten, dass die Profilierung der Darmflora bei der Vorhersage der Wirksamkeit der Behandlung bei Morbus Crohn Patienten mit einer Operation hilfreich sein könnte.

Anträge für das SIFTER-Werkzeug stehen im Einklang mit Initiativen wie CAGI ("Critical assessment of genome interpretation"). Mit dem Gemeinschaftsexperiment CAGI werden computergestützte Methoden zur Vorhersage der phänotypischen Auswirkungen der genomischen Variation bewertet. Das CAGI-Experiment eignet sich ideal für die Analyse von Morbus-Crohn-Daten. Für die jüngste Konferenz gab es 56 Einreichungen zu dieser Krankheit.

Insgesamt werden Ergebnisse aus CAGI und Projekte wie SIFTERMETAGENOMICS Klinikern und Beratern helfen, die Zuverlässigkeit der Vorhersagemethoden und deren geeignete Anwendung zu verstehen.

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