protein function prediction

protein function prediction (tsz. protein function predictions)

1. (informatika) Protein function prediction – magyarul: fehérjefunkció-előrejelzés – egy bioinformatikai és mesterséges intelligenciával támogatott tudományos terület, amely célja:

megjósolni, hogy egy adott fehérje milyen biológiai szerepet tölt be, pusztán a szekvenciájából, szerkezetéből vagy kapcsolódási hálózataiból kiindulva.

Ez kulcsfontosságú például a gyógyszerkutatásban, genomértelmezésben, vagy új betegségek mechanizmusainak feltárásában.

• Az újonnan felfedezett gének és fehérjék gyorsabban jelennek meg, mint ahogy laboratóriumban jellemezni tudnánk.
• A kísérletes módszerek (pl. knock-out, expresszió, kristályosítás) idő- és költségigényesek.
• In silico előrejelzés (számítógépes módszerek) segíti a biológusokat a prioritások meghatározásában.

A fehérje funkciója többszintű lehet:

➡️ Ezek gyakran Gene Ontology (GO) terminusokkal írhatók le.

1. Aminosav-szekvencia (pl. FASTA) – leggyakrabban használt, mivel könnyen elérhető
2. Fehérjeszerkezet (3D konformáció) – például AlphaFold2 predikciók
3. Homológia – hasonlóság ismert fehérjékhez
4. Interakciós hálózatok – fehérje-fehérje kapcsolatok
5. Génexpressziós mintázatok
6. Evolúciós és domén-adatok

• Hasonló szekvencia → hasonló funkció
• Eszközök: BLAST, PSI-BLAST
• ✅ Gyors, egyszerű
• ❌ Új funkciójú fehérjéknél pontatlan

• Klasszifikációs modellek, például:
  • Random Forest
  • SVM
  • Neural Network / Deep Learning
• Jellemzők: aminosav-összetétel, doménminták, hálózati jellemzők

• Fehérjéket és kölcsönhatásaikat gráfként modellezik (pl. PPI hálózat)
• GNN (Graph Neural Networks) egyre népszerűbb

• ProteinBERT, ProtTrans, ESM → fehérjeszekvenciákat „nyelvként” értelmeznek
• Nagy előnye: sok annotálatlan adatból tanul

from Bio.Blast import NCBIWWW
from Bio.Blast import NCBIXML

sequence = "MKWVTFISLLFLFSSAYSRGVFRRDTHKSEIAHRFKDLGE"

result_handle = NCBIWWW.qblast("blastp", "nr", sequence)
blast_record = NCBIXML.read(result_handle)

for alignment in blast_record.alignments:
    print(alignment.title)

Ez a kód hasonló ismert fehérjéket keres, amelyekből funkcióra következtethetünk.

A protein function prediction:

• Egy kritikus fontosságú bioinformatikai feladat, amely segít értelmezni a fehérjék szerepét a biológiában
• Többféle módszert kombinál: szekvencia-elemzés, gépi tanulás, gráfalapú modellek, struktúraalapú predikció
• Kulcsfontosságú eszköz a gyógyszerkutatásban, funkcionális genomikában, betegségek kutatásában

• protein function prediction - Szótár.net (en-hu)
• protein function prediction - Sztaki (en-hu)
• protein function prediction - Merriam–Webster
• protein function prediction - Cambridge
• protein function prediction - WordNet
• protein function prediction - Яндекс (en-ru)
• protein function prediction - Google (en-hu)
• protein function prediction - Wikidata
• protein function prediction - Wikipédia (angol)