Ученые рассчитали, как должна меняться трехмерная структура белка в течение одной миллисекунды

 


Ученые установили новый рекорд в использовании компьютеров для моделирования свойств биологических молекул, сумев рассчитать, как должна меняться трехмерная структура белка в течение одной миллисекунды, сообщает журнал Science.

Предыдущий рекорд подобных расчетов составлял около 10 микросекунд. Ученые надеются, что этот успех будет развит и в будущем биологи смогут более активно использовать такие методы для предсказания активных трехмерных структур белков, которые могут отвечать за нарушения в работе организма и являться причиной развития тяжелых заболеваний у человека.

До сих пор основной целью моделирования структуры белков был поиск наиболее стабильной конфигурации молекулы на основании знаний только о последовательности образующих ее аминокислот. В то же время, сегодня к ученым уже пришло понимание того, что белковые молекулы не являются статичными - их трехмерная структура постоянно меняется, принимая различные формы. При этом только один или несколько типов подобных конфигураций могут выполнять определенные функции в организме, и выявление именно такой физиологически активной "конструкции" является предметом напряженной экспериментальной работы по всему миру.

Так, в случае патогенных белков подобная информация определяет работу по созданию лекарств, способных связываться с конкретными конфигурациями белков и блокировать их работу.

К сожалению, экспериментально установить все возможные кофигурации одного и того же белка, а также переходные состояния между ними очень сложно. Это требует очень больших усилий и времени - на изучение одной биологической молекулы требуются годы напряженного труда нескольких научных групп. По этой причине моделирование динамических преобразований биологических молекул с помощью компьютерных физических моделей с каждым годом становится все более привлекательным (по мере роста производительности вычислительных машин).

Авторы новой публикации - сотрудники частного исследовательского института, организованного Дэвидом Шоу (David Shaw) и носящего его имя. Шоу - бывший профессор одного из американских университетов, прервавший научную карьеру ради финансовых операций на Уолл-стрит и вновь вернувшийся к исследованиям после того, как ему удалось заработать 2,5 миллиарда долларов. Его сотрудники в своей статье описывают специально созданный ими суперкомпьютер, сумевший за 100 дней своей работы рассчитать динамику преобразований одного из хорошо изученных белков - BPTI (basic pancreatic trypsin inhibitor).

Ученые подчеркивают, что их расчеты строго соответствуют экспериментальным данным. Это говорит о перспективности подобного подхода и теоретической возможности рассчитать более длительные временные промежутки, в течение которых структура белка может меняться неоднократно.

"Наверное, мы бы могли посчитать и больше, но, как и все люди, на определенном этапе просто потеряли терпение", - прокомментировал Шоу свою работу в интервью Nature News.

Суперкомпьютер, созданный учеными, называется "Антон" в честь Антони ван Левенгука, голландского натуралиста, впервые использовавшего микроскоп для изучения жизни микроорганизмов.

Источник: РИА Новости