Российские ученые совершили прорыв в биоинформатике, создав алгоритм MAHDS (Multiple Alignments of Highly Diverged Sequences), который значительно точнее зарубежных аналогов сопоставляет последовательности аминокислот в различных белковых семействах. Это открытие позволит глубже изучить эволюционные процессы, формировавшие биологическое разнообразие на Земле. Результаты исследования опубликованы в журнале Symmetry.
Белки — ключевые молекулы жизни, выполняющие множество функций в клетке. Их структура и свойства менялись на протяжении сотен миллионов лет, и проследить эти изменения — сложная задача. Традиционные алгоритмы, такие, как T-Coffee, MUSCLE и даже AlphaFold, не всегда справляются с анализом высокодивергентных последовательностей, то есть белков, которые за долгое время эволюции накопили множество различий. Российская разработка MAHDS решает эту проблему, демонстрируя превосходную точность даже в самых сложных случаях.
Для проверки эффективности MAHDS ученые сравнили его с ведущими мировыми алгоритмами, используя методы Монте-Карло — математический подход, основанный на случайных выборках. В эксперименте анализировалось 490 белковых семейств, и в 138 случаях только MAHDS смог выявить статистически значимые совпадения. Остальные алгоритмы либо давали случайные результаты, либо вовсе не справлялись с задачей.
«Наш метод позволяет находить закономерности там, где другие подходы бессильны, — пояснил Дмитрий Костенко, младший научный сотрудник ФИЦ Биотехнологии РАН. — Это особенно важно для изучения древних эволюционных процессов, когда белки успели сильно измениться. Мы уже запустили публичный сервер, чтобы любой исследователь мог воспользоваться нашим алгоритмом».
С помощью MAHDS можно будет точнее восстанавливать родственные связи между организмами, изучать древние биохимические процессы и даже предсказывать функции пока неизученных белков. Внедрение MAHDS в мировую науку может изменить подходы к анализу белковых структур и ускорить исследования в области генетики, медицины и биотехнологий. Российская разработка не только превзошла зарубежные аналоги, но и стала доступным инструментом для ученых по всему миру, укрепляя позиции отечественной науки на международной арене.
