Біологи навчилися синтезувати білки будь-якої необхідної структури

Біологи з Університету Вашингтона в Сіетлі розробили алгоритм синтезу білків з наперед заданої тривимірною структурою.

Так була вирішена одна з найбільш складних і важливих завдань сучасної біології.

Ознайомитися з деталями наукового дослідження можна в журналі Nature, в цьому ж виданні опубліковано і короткий опис нової технології синтезу білків.

За допомогою нової програми вчені визначають послідовність амінокислот білка, який потрібно створити. При згортанні цей білок бере тривимірну конформацію, яка практично не відрізняється від розрахункової. Амінокислоти збирають в ланцюжок за допомогою бактерій. Потім готові білки виділяють і очищають.

Для створення алгоритму синтезу білків з наперед заданої тривимірною структурою вчені проаналізували структури практично всіх відомих білкових молекул, і, звичайно ж, керувалися набором емпіричних правил.

Щоб випробувати свій метод американські вчені створили п`ять білків, яких немає в природі. Навіть їх фолд (загальний вигляд, по якому білки відносять до якого-небудь суперсімейство) сильно відрізнявся від натуральних зразків. При цьому програма запропонувала кілька варіантів амінокислотних послідовностей. Вибір найбільш підходящих виробляли волонтери за допомогою розподілених обчислень. Далі білки синтезували в бактеріях, екстрагували і очищали від домішок.

Ці п`ять білків відправили на експериментальне визначення структури методом ядерно-магнітного резонансу (ЯМР) до вчених, які не підозрювали, що їм підсунули білки з неприродного, розрахункової структурою. У всіх п`яти випадках результати ЯМР-аналізу і розрахункова тривимірна структура збігалися.

Білки, які можна створити таким методом, біологи назвали ідеальними, тому, що їх послідовність визначається не еволюцією, випадковістю, а розрахунком. Важливо, що і фізичні властивості штучних білків виявилися краще, ніж у їхніх природних аналогів. Наприклад, температура денатурації штучних протеїнів досягає 100 ° С, тоді як звичайні за рідкісним винятком денатурируют вже при 40 - 50 ° С.

Визначення тривимірної структури білкової молекули по послідовності амінокислот в її ланцюжку є однією з першорядних і складних завдань сучасної біології. Вирішується вона лише іноді і при цьому неточно. Автори нового алгоритму вирішили зворотну не менше важке завдання.

Єдина штучна полипептидная тривимірна структура була створена лише одного разу - це білок Top7.