SYSU-Software #

BioRocket: Systematic Discovery of Novel Protein Delivery Systems in Massive Prokaryotic Genomes #

Prokaryotes have evolved various protein delivery systems that enable these organisms to interface with host cells. One example, the extracellular Contractile Injection Systems (eCISs) are syringe-like protein complexes that can inject proteins into host cells. Despite the potential as programmable protein delivery tools, only a few eCISs have been characterized. Here, we designed the BioRocket platform to systematically mine eCISs from prokaryotic genomes using machine learning and structure-based protein alignment methods. We use BioRocket to analyze more than 80,000 available bacterial and archaeal genomes and ultimately predicted 5,524 novel eCISs based on sequence and structure information. We further conducted wet-lab experiments to validate the predicted data. Our work has significantly expanded the diversity of eCISs, laying a solid foundation for their future use as a programmable protein delivery tool in synthetic biology research and clinical therapy.

原核生物は、宿主細胞との接触を可能にするさまざまなタンパク質デリバリーシステムを進化させました。その一例である細胞外収縮性注入システム（eCISs）は、宿主細胞にタンパク質を注入することができる注射器のようなタンパク質複合体です。プログラマブルなタンパク質デリバリーツールとしての潜在性にもかかわらず、eCISsの特性が評価されているものはわずかです。このため、我々はマシンラーニングと構造ベースのタンパク質アラインメント方法を使用して、原核生物のゲノムからeCISsを体系的に探索するBioRocketプラットフォームを設計しました。我々はBioRocketを使用して、80,000以上の利用可能な細菌および古細菌のゲノムを分析し、最終的には配列と構造情報に基づいて5,524の新規eCISsを予測しました。さらに、予測されたデータを検証するためのウェットラボ実験を実施しました。我々の研究は、eCISsの多様性を大幅に広げ、彼らが合成生物学の研究や臨床治療においてプログラマブルなタンパク質デリバリーツールとして将来的に使用されるための確固たる基盤を築いています。

reference:

• iGEM SYSU-Software Team Information
• iGEM SYSU-Software Wiki