AlphaFold способна выявить структуру белков почти всех живых организмов — от животных и людей до бактерий и вирусов. Кроме того, программа представляет информацию в трехмерном измерении. Информация о первичной структуре белка закодирована в. Первичная структура белка закодирована в молекуле.
Где хранится белок в организме?
В случае белков, машины могут предсказывать их трехмерную структуру — то, как они сворачиваются, что является критическим для понимания их функциональности. Биологическая загадка: неправильная свертка белков: 91 Неправильная свертка белков, или их деформация, может привести к серьезным проблемам в организме. Это особенно важно, учитывая, что белки играют ключевую роль в многих биологических процессах, таких как сигнальные пути, транспорт молекул и обеспечение структурной поддержки. Примеры болезней, связанных с деформацией белков: 91 - Амилоидозы: Это группа заболеваний, связанных с накоплением амилоида - неправильно свернутых белков - в тканях и органах. Пример включает болезнь Альцгеймера. Роль машинного определения в медицинских исследованиях: 91 Машинное определение структуры белка не только помогает понять молекулярные основы заболеваний, но также является ключом к разработке новых методов лечения.
Найдите три ошибки в приведенном тексте «Реакции матричного типа». Ответ 367 3. Найдите три ошибки в приведенном тексте «Расшифровка генетического кода». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки. Ответ 346 4.
Нерастворимые в воде белки часто бывают фибриллярными. В принципе, белковая молекула может укладываться различными способами, принимая большое число различных форм конформаций в зависимости от условий рН, температура, наличие ионов. Однако в клетке большинство белков в нативном неповрежденном состоянии существует лишь в одной или нескольких близких конформациях, характерных для данного полипептида.
Она определяется тем, как сворачивается полипептидная цепь в растворе, что, в свою очередь, зависит от последовательности аминокислот в этой цепи и условий температура, рН, наличие ионов и т. Боковые группы аминокислот взаимодействуют друг с другом и с водой с образованием слабых нековалентных связей водородных, ионных, гидрофобных. В некоторых случаях для обеспечения большей стабильности третичной структуры происходит образование ковалентных связей.
Это в основном происходит при взаимодействии оказавшихся близко друг к другу SH-групп остатков цистеина, которые окисляются, формируя S—S-связи, или дисульфидные мостики. Образование таких связей особенно характерно для белков, выделяемых из клетки наружу или находящихся в плазматической мембране с наружной стороны, поскольку эти белки оказываются в условиях, значительно отличающихся от тех, что существуют внутри клетки. Объединение белков становится возможным в том случае, если на поверхности белка образуется центр связывания для того же самого или другого белка.
При объединении нескольких полипептидных цепей образуется белок, для которого характерна четвертичная структура. Такие белки называют олигомерами, а входящие в состав олигомера отдельные полипептидные цепи — мономерами, или субъединицами. Многие олигомерные белки, в свою очередь, являются компонентами, участвующими в формировании более крупных агрегатов.
Эти элементы вторичной структуры укладываются в пространстве, образуя глобулы или фибриллы, то есть формируют третичную структуру белка. И наконец, отдельные глобулы или фибриллы взаимодействуют друг с другом с образованием комплексов, состоящих из нескольких молекул, что приводит к формированию четвертичной структуры. Денатурация и ренатурация белков Большая часть белковых молекул способна сохранять свою биологическую активность, то есть выполнять свойственную им функцию только в узком диапазоне температур и кислотности среды.
При повышении температуры, изменении кислотности до экстремальных значений, добавлении гидрофобных агентов например, органических растворителей или при значительном увеличении концентрации солей в структуре белков происходят изменения, которые приводят к их денатурации — потере белком своей нативной естественной пространственной структуры. Как правило, при этом первичная структура белка не разрушается. Примером денатурации является свертывание белка яйца, наблюдающееся при его варке.
Это нуклеиновая кислота, состоящая из последовательности нуклеотидов, каждый из которых состоит из сахара дезоксирибозы , фосфата и одной из четырех азотистых оснований аденина, гуанина, цитозина или тимина. ДНК хранит информацию о структуре белка в своей последовательности нуклеотидов. Каждая последовательность трех нуклеотидов, называемая триплетом или кодоном, кодирует определенную аминокислоту. Комбинации триплетов, расположенных в ДНК, определяют последовательность аминокислот в белке. Процесс хранения информации о первичной структуре белка в ДНК называется транскрипцией. Транскрипция происходит при участии фермента РНК-полимеразы, который считывает последовательность нуклеотидов ДНК и синтезирует молекулу РНК, которая соответствует этой последовательности. РНК, в свою очередь, является шаблоном для синтеза белков, или трансляции. Таким образом, ДНК является своего рода архивом, в котором хранится информация о последовательности аминокислот в белке. Эта информация передается от поколения к поколению и определяет нашу генетическую информацию и уникальные черты.
Описание механизма передачи информации Первичная структура белка, также известная как последовательность аминокислот, кодируется в генетической информации ДНК в форме нуклеотидов. Информация о первичной структуре белка хранится в генетическом коде, который состоит из тройных нуклеотидных последовательностей, называемых кодонами. Передача информации о первичной структуре белка происходит по механизму трансляции.
Биосинтез белка. Генетический код
Исследователи работали над своей системой в течение десятилетий, и AlphaFold 2 отлично показала себя в рамках критической оценки прогнозирования структуры белка CASP, решив 50-летнюю проблему фолдинга или «сворачивания» белков. Компания пообещала опубликовать документы с более подробной информацией и сделать программное обеспечение доступным для исследователей. Однако никаких подробностей о том, когда и как это произойдет, не последовало. В этот период Дэвид Бейкер, биохимик из Вашингтонского университета в Сиэтле, специалист по вычислительной химии Минкён Бэк и другие исследователи начали поиск способов повторить успех AlphaFold 2. Они определили, как сеть использует информацию о цепочках белков, и как предсказанные структуры одной части белка могут влиять на то, как сеть обрабатывает последовательности, соответствующие другим частям. Как отмечает Бэк, в отличие от DeepMind, в лаборатории исследователей нет инженеров, занимающихся глубоким обучением.
Структуры белка первичная вторичная третичная четвертичная. Связи в первичной вторичной и третичной структуре белка. Первичная и вторичная структура белка. Первичная структура белка пространственная.
Первичная структура белка связи. Складчатая структура белка. Первичная структура белка водородные связи. Водородные связи во вторичной структуре белка.
Способы укладки белков. Образование водородных связей в структуре белка. Водородные связи в структуре белка. Домены в структуре белка gag-Pol polyprotein.
Белок reg 3 строение. Белки строение. Состав белка. Вторичная структура белка глобула.
Четвертичная структура белка биохимия. Четвертичная структура белка связи. Четвертичная структура белка химические связи. Форма четвертичной структуры белка.
Вторичная структура полипептидной цепи. Строение полипептидной цепи биохимия. Вторичная структура белковых молекул имеет вид спирали. Спиралевидная структура белковых молекул.
Структура и функции белков. Строение и функции белков в организме человека. Белок структура строение функции. Строение и функции структуры белка..
Белки первичная структура вторичная третичная. Структура белка первичная вторичная третичная четвертичная белка. Связи во вторичной и третичной структуре белка. Водородные связи в третичной структуре белка.
Третичная структура белка связи. Денатурация белка структура белков. Необратимая денатурация белка схема. Структура белковой молекулы денатурация ренатурация.
Белки структура белков денатурация. Гемоглобин белок четвертичной структуры. Третичная и четвертичная структура белка. Четвертичная структура белка гемоглобина.
Структура молекулы ДНК, ген.. Строение клетки ДНК. Строение ДНК человека. Определить структуру молекулы ДНК.
Иерархия белковых структур. Иерархическая структурная организация биохимия. Структурные белки это микробиология. Структуры белка таблица микробиология.
Структура рибонуклеиновых кислот РНК.
Первичная структура белка зашифрована в гене. Информация о первичной структуре белка. Где хранится информация о структуре белка 3 Структуры белков.
Визуализация структуры белков. Проект строение белков. Католическая структура белков. Где хранится информация о структуре белка Где хранится информация о структуре белка Где хранится информация о структуре белка Где хранится информация о структуре белка Четвертичная структура белка.
Биология четвертичная структура. Четвертичная структура белка примеры. Хлорофилл четвертичная структура белка. Пространственная укладка белков третичная структура.
Под третичной структурой белка подразумевают:. Третичная структура белка это способ укладки. Способ укладки полипептидной цепи. Где хранится информация о структуре белка Где хранится информация о структуре белка Где хранится информация о структуре белка Белок с структура 4 строение.
Вторичная структура молекулы белка. Биополимеры белки схема. Где хранится информация о структуре белка Типы структуры первичного белка. Первичная структура белка структура.
Первичная структура белка характеризуется. Первинча яструктруа белка. ДНК структура белковых молекул. В ДНК записана информация о.
Через поцелуй передается ДНК. Где хранится информация о структуре белка Где хранится информация о структуре белка Информация о структуре белка хранится в. Информация о структуре белка хранится в а его Синтез осуществляется в. Закончите предложение информация о структуре белка хранится в.
Информация о структуре белке хранится. Четвертичная структура белка таблица. Четвертичная структура белка формула химическая. Белки третичная структура и четвертичная.
Строение и структура белков. Синтез первичной структуры белка осуществляется. Перенос информации о первичной структуре белка. Классификация белков по месту их синтеза.
Структурные основы белкового синтеза.. Первичная структура белка при денатурации. Денатурация белка структуры. Процесс денатурации белка формула.
Денатурация белка биология 10 класс. Белки первичная вторичная третичная четвертичная структуры. Первичная вторичная и третичная структура белков. Структура белков первичная вторичная третичная четвертичная.
Белки первичная вторичная третичная структуры белков. Ген содержит информацию о первичной структуре белка. Участок ДНК С первичной структуре белка. Наследственная информация содержится в.
Р РНК функция. Рибосомная РНК функции. РНК строение структура функции.
Гены прокариот состоят только из кодирующих нуклеотидных последовательностей. Гены эукариот состоят из чередующихся кодирующих экзонов и не кодирующих интронов участков. После транскрипции участки мРНК, соответствующие интронам, удаляются в ходе сплайсинга, являющегося составной частью процессинга. Он включает два основных события: присоединение к концам мРНК коротких последовательностей нуклеотидов, обозначающих место начала и место конца трансляции; сплайсинг — удаление неинформативных последовательностей мРНК, соответствующих интронам ДНК. В результате сплайсинга молекулярная масса мРНК уменьшается в 10 раз. Трансляция от лат.
Такие группы рибосом называются полирибосомами полисомами. На включение одной аминокислоты в полипептидную цепь необходима энергия четырех АТФ. Генетический код Информация о структуре белков «записана» в ДНК в виде последовательности нуклеотидов.
Найден ключ от замка жизни: биолог Северинов о главном прорыве года
Многие другие базы данных используют белковые структуры, хранящиеся в PDB. Например, SCOP и CATH классифицируют структуры белка, в то время как PDBsum предоставляет графический обзор записей PDB с использованием информации из других источников. Информация о строении белков записана в отдельных участках ДНК – генах. Предмет: Биология, автор: analporoshok. где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез. Информация о таких структурах хранится в банке данных Protein Data Bank, который уже сейчас содержит почти 90 тыс. моделей биологических макромолекул, включая не только сами белки, но и ДНК, РНК, а также их комплексы.
Биосинтез белка. Генетический код
Об этом расскажу чуть ниже. Универсальность: генетический код един для всех живых организмов — от прокариот до человека. Вырожденность или избыточность : одна и та же аминокислота может быть зашифрована несколькими триплетами обычно от 2 до 6. Это делает хранение и передачу генетического кода более надёжными. Лишь две аминокислоты триптофан и метионин являются исключением: они кодируются одним-единственным триплетом. Однозначность: каждый триплет может кодировать только одну аминокислоту.
Неперекрываемость: один и тот же нуклеотид не может быть частью одновременно двух кодонов, расположенных рядом друг с другом. Наличие «знаков препинания» так называемых «стоп-кодонов» между генами. Наконец, перейдём непосредственно к биосинтезу белка. Этот процесс возможен лишь при наличии ряда компонентов, таких как: информационная РНК иРНК — переносит информацию от ДНК к месту синтеза белков; рибосомы — в этих органоидах происходит сам процесс биосинтеза; необходимые аминокислоты в цитоплазме клетки — собственно, из них и происходит «сборка» нужных белков; транспортные РНК тРНК — кодируют аминокислоты и доставляют их к месту синтеза; АТФ — обеспечивает энергией протекание нужных реакций.
Происходит диссоциация, разъединение субъединиц рибосомы. Процесс трансляции шаг 1 Рис. Процесс трансляции шаг 2 Рис. Процесс трансляции шаг 3 Рис. Процесс трансляции шаг 4 Рис. Биосинтез белка общая схема Так постепенно наращивается белковая цепочка, в которой аминокислоты располагаются в строгом соответствии с локализацией кодирующих их триплетов в молекуле иРНК.
Синтез полипептидных цепей белков по матрице иРНК называется трансляцией рис. В клетках растительных и животных организмов белки непрерывно обновляются. Интенсивность синтеза тех или иных специфических белков определяется активностью соответствующих генов, с которых «считывается» иРНК. Следует отметить, что не все гены функционируют одновременно: активность проявляют лишь те, которые кодируют информацию о структуре белков, необходимых для жизнедеятельности организма в данный момент. Понравилась статья?
Эмбриологические доказательства эволюции животного мира основываются на сравнении строения :Варианты Batueva1970mailru 28 апр. Олжас3 28 апр. Lyubov11rus 28 апр. Единорогlvl80 28 апр. Объяснение : Плауны являются пищей для животных и служат пищей даже для коренных народов мира... Elena030683 28 апр. Какие ткани? Igorek1403 28 апр.
Разработчики также подробно описали , как работает модель. Его работу описали в статье в Science. Архитектура RoseTTaFold «Открытый исходный код инструментов означает, что научное сообщество имеет возможность использовать достижения для создания еще более мощного и полезного программного обеспечения», — говорит Дзинбо Сюй, вычислительный биолог из Чикагского университета в Иллинойсе. Белки состоят из цепочек аминокислот, которые, будучи сложены в трехмерные формы, определяют функцию этих белков в клетках. На протяжении десятилетий исследователи использовали экспериментальные методы, такие как рентгеновская кристаллография и криоэлектронная микроскопия. Но такие методы могут быть трудоемкими и дорогостоящими, а некоторые белки не поддаются подобному анализу.
Остались вопросы?
Как информация из ядра передаются в цитоплазму? Ответы 1. Хранится в ядре, синтез РНК. Автор: joker66. Лучший ответ: Васян Коваль. Хранится в ядре, синтез РНК. Поэтому вся информация о белке хранится в ядре, а точнее только о первичной структуре, а уже первичной структурой опеределяется и дальнейшие свойства этого белка. Где и в каком виде хранится информация о структуре белка.
Адрес доставки белка указан уже в матричной РНК
| Биоинформатика: Определение и предсказание структуры белков – важные методы и применение | В биологии трансляция — это процесс реализации информации о структуре белка, представленной в иРНК последовательностью нуклеотидов, как последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. |
| Где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез | 1.в ДНК. зашифрована в последовательности четырёх азотистых оснований. попадать посредством отшнуровываний выпячиваний и выростов ядерной оболочки. рипция. |
| Ответы: Где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез... | Банки данных о белках. UniProt – последовательности и аннотации RefSeq – последовательности и аннотации PDB – пространственные структуры PubMed – публикации – еще много чего. |
Где хранится информация о структуре белка? и где осуществляется его синтез
Как информация из ядра передаются в цитоплазму? Поэтому вся информация о белке хранится в ядре, а точнее только о первичной структуре, а уже первичной структурой опеределяется и дальнейшие свойства этого белка. Таким образом, основа белка является ключевым элементом в изучении строения и функции белков, а информацию о первичной структуре можно найти в генетической информации, хранящейся в ДНК. Именно последовательность нуклеотидов называется генетической информацией, а участок последовательности, в котором хранится информация о первичной структуре белка это и есть ген.
Найден ключ от замка жизни: биолог Северинов о главном прорыве года
Последовательность аминокислот в текстовом формате: Самым простым и широко используемым методом является запись последовательности аминокислот в текстовом формате. В этом случае каждая аминокислота обозначается своим трехбуквенным кодом, а последовательность разделяется пробелами или другими символами. Этот метод удобен для чтения и обработки данных, но занимает большой объем памяти. Нотация однобуквенных кодов: Чтобы уменьшить объем хранимой информации, можно использовать нотацию однобуквенных кодов для обозначения аминокислот.
В этом случае каждая аминокислота обозначается одной буквой, что значительно сокращает объем записи. Такой метод часто используется в базах данных белков. Бинарное кодирование: Для экономии памяти можно использовать бинарное кодирование, при котором каждая аминокислота представляется в виде числа или битовой последовательности.
Это позволяет уменьшить объем хранимой информации, но усложняет чтение и обработку данных. Эти форматы позволяют хранить дополнительные метаданные о белке, такие как идентификатор, описание и другие сведения. Использование баз данных: Для эффективного хранения и поиска информации о первичной структуре белка часто используются специализированные базы данных, такие как UniProt или Protein Data Bank.
Эти базы данных предоставляют удобный интерфейс для поиска, фильтрации и анализа информации о белках, а также хранят большой объем данных о белках из различных источников. В завершение следует отметить, что выбор метода хранения информации о первичной структуре белка зависит от конкретных задач и требований и может варьироваться в различных научных и прикладных областях. Преимущества электронного хранения информации о первичной структуре белка Электронное хранение информации о первичной структуре белка предоставляет ряд преимуществ перед традиционными методами хранения на бумаге или в других формах.
Во-первых, электронное хранение позволяет обеспечить более удобный и быстрый доступ к информации. Белки являются сложными молекулами, и их первичная структура часто состоит из большого количества аминокислотных остатков. С использованием электронного хранения, ученые могут легко найти и анализировать информацию о конкретном белке или конкретном аминокислотном остатке, используя поисковые запросы и фильтры.
Данный процесс именуется транскрипцией считыванием. Синтезированная таким образом молекула и-РНК двигается к месту синтеза белка. Определение 3 Процесс переноса и-РНК из ядра к месту синтеза белка называется трансляцией. Механизм биосинтеза белка Сам синтез белковых молекул происходит на мембранах ЭПС эндоплазматической сетки. Органеллой , ответственной за синтез белка является рибосома. Рибосомы «нанизываются» на молекулу и-РНК, образуя полисому. Т-РНК имеет форму «трилистика».
Нативная конформация при этом отделена заметным «энергетическим промежутком» potential energy gap от подавляющего числа несвёрнутых форм, а ближайшая её «окрестность» очень «узкая», впрочем определяет естественную конформационную подвижность молекулы. Ограниченность понимания механизмов фолдинга связана ещё и с тем, что его сложно наблюдать экспериментально: это достаточно быстрый динамический процесс, «разглядывать» который нужно на уровне отдельных молекул! И хотя сейчас уже проводят изучение сворачивания а точнее, разворачивания на отдельных молекулах [10] , это не пока не привело к принципиально новому уровню понимания механизма фолдинга — а ведь такое понимание могло бы дать эффективный алгоритм теоретического моделирования этого процесса. Биологические молекулы моделируют чаще всего с применением подхода эмпирических силовых полей [11] , позволяющего, в отличие от «абсолютно корректного» квантово-химического подхода см. Однако такое радикальное ускорение времени расчётов не может даваться даром: хотя многие компьютерные эксперименты в эмпирических силовых полях и дают реалистичные результаты, некоторые важнейшие для фолдинга кооперативные взаимодействия — такие как гидрофобный эффект или влияние молекул растворителя — не сводятся к парным взаимодействиям между отдельными атомами и не могут быть корректно учтены в этом подходе. Существует два основных препятствия тому, чтобы запустить моделирование молекулярной динамики МД какого-нибудь белка в необходимом окружении и «в кремнии» пронаблюдать фолдинг, получив в конце процесса желанную структуру. Во-первых, характерные времена сворачивания всё же находятся на уровне миллисекунд, а максимально достижимое время моделирования на данном этапе развития вычислительной техники редко превышает одну микросекунду. Но, даже если представить, что мы не ограничены в мощностях компьютеров, всё равно остаются сомнения в возможности современных энергетических функций эффективно справиться с фолдингом — точность этих функций, управляющих эволюцией молекулы внутри компьютера, может оказаться недостаточной для того, чтобы направить сворачивание в нужном направлении. Кроме того, алгоритм, моделирующий подвижность, может навсегда «зациклить» молекулу в локальном энергетическом минимуме, чего никогда не случается в реальном процессе сворачивания. Однако определённые успехи в моделировании фолдинга с помощью молекулярной динамики всё же есть: небольшие белки — вроде 36-аминокислотного фрагмента виллина — удаётся свернуть в МД длительностью около микросекунды, запуская расчёты на суперкомпьютере или в распределённой вычислительной сети [12]. Итак, использование метода молекулярной динамики как средства моделирования процесса фолдинга пока что нецелесообразно и практически не достижимо. Однако существует возможность предсказать результат фолдинга — то есть, трёхмерную структуру белка. Теоретические подходы, служащие этой цели, делятся на две большие группы: ab initio или de novo фолдинг — методики, не использующие в явном виде данных о структуре других белков, — и сопоставительное моделирование или моделирование на основании гомологии. Квантовая химия в расчётах свойств белковых молекул Как известно, уравнение Шрёдингера — «плоть и кровь» квантовых физики и химии — наиболее точный на сегодняшний день способ описать строение и динамику молекул. Однако точное аналитическое решение возможно получить лишь для крайне простых систем — например, атома гелия. Во всех более сложных случаях прибегают к численному решению приближений этого уравнения — так называемым полуэмпирическим методам квантовой химии. Методы эмпирических силовых полей такие как молекулярная динамика [11] не имеют никакого отношения к квантовой химии и «обращаются» с атомами моделируемых молекул в частности, белков как с классическими упругими частицами, связанными системой парных взаимодействий. Параметры этих взаимодействий очень простых, надо отметить как раз и называются силовым полем и определяют поведение системы при моделировании. Электронные эффекты, такие как поляризуемость атомов, перенос электрона, образование и разрыв химических связей, а также кооперативные гидрофобные взаимодействия смоделированы в этом подходе быть не могут. Фолдинг «из первых принципов» Необходимо сразу отметить, что термин «ab initio фолдинг», часто применяемый для обозначения методов компьютерного предсказания структуры белка без использования структурных данных о других белках, не имеет отношения к тому ab initio, которое бытует в квантовой химии. Квантово-химический термин ab initio лат. Однако все вычисления, как правило, производятся в эмпирических силовых полях, описывающих парные взаимодействия в классической системе частиц, представляющей молекулу белка. Сами же эти силовые поля в неявном виде включают данные о структуре молекул не обязательно белковых — такие как парциальные заряды и массу атомов, а также длины и углы валентных связей, — и к квантово-механическим методам отношения не имеют. Поэтому целесообразно будет в дальнейшем использовать термин «de novo фолдинг» лат. Наиболее «физически корректные» подходы из этой группы заключаются в основном в расчётах МД для моделирования процесса и результата фолдинга см. В остальных же случаях — тоже, впрочем, относящихся к маленьким белкам не более 150 аминокислотных остатков , — прибегают к дополнительным приближениям с целью уменьшить вычислительную сложность расчёта. Для увеличения вычислительной эффективности, в de novo подходах часто используются упрощённые модели представления белка — отдельные аминокислотные остатки, присутствующие в модели, представлены не так подробно, как в «полноатомных» подходах: вся боковая цепь моделируется лишь одним-двумя центрами «псевдоатомами». Так, например, боковая цепь триптофана содержит 16 атомов, а в упрощённом виде их может быть всего два-три и только один — для менее объемных остатков. De novo фолдинг проводится в специальном силовом поле также упрощённом по сравнению, например, с используемыми в МД , оценивая огромное количество вариантов укладки сворачиваемой молекулы по значению потенциальной энергии. Идентификация конформации, значительно с «зазором» более «низкой» по потенциальной энергии, чем остальные, может служить признаком конца поиска — аналогично тому, как нативная конформация с некоторым отрывом отстоит от несвёрнутых промежуточных состояний. Конечно, кроме корректной функции потенциальной энергии, требуется преодолеть «комбинаторный взрыв», создаваемый парадоксом Левинталя. Очевидно, что перебрать все конформации, чтобы выбрать самую низкую по энергии, невозможно, а из-за слабого понимания механизмов сворачивания белка повторить тот «кратчайший путь», который ведёт к нативной структуре, на компьютере пока не удаётся. Чтобы как-то приблизиться к природному механизму сворачивания, исследователи пытаются выделить в последовательности моделируемого белка структурно консервативные фрагменты аналогичные тем, что в природе сворачиваются первыми и в дальнейшем уже остаются неизменными и как бы «собирают мозаику» из этих фрагментов. Эта процедура, тоже чрезвычайно ресурсоёмкая всё равно требуется перебрать астрономическое число вариантов! Рисунок 1. De novo фолдинг: предсказание пространственной структуры небольших белков. Программа Rosetta генерирует ансамбль моделей, получающихся после «сборки» структурно-консервативных фрагментов молекулы в специализированном силовом поле. Короткие 4—10 аминокислотных остатков фрагменты последовательности моделируемого белка выступают «зародышами» структуры будущей модели причём в разных моделях они различаются и «перекрываются» , а конформацию этим фрагментам «назначают», используя конформации гомологичных фрагментов из белков с уже известной структурой. В этом смысле, de novo не является моделированием «заново» в полном смысле слова, но «заимствование» локальных структурных фрагментов такой небольшой длины в данном случае не считается использованием структуры белков-гомологов целиком. Сверху на рисунке показаны наложенные экспериментальная структура белка Hox-B1 красным и соответствующая низкоэнергетическая структура, предсказанная программой Rosetta синим. Видно практически идеальное совпадение конформаций ароматических остатков в центральной области белка.
В 2021 году произошел серьезный прорыв в биологии — впервые стало возможно предсказать трехмерную структуру белка, применяя технологии искусственного интеллекта и компьютерные алгоритмы. Как выглядит молекула Для того, чтобы понять, почему открытие биологов — это большой шаг для человечества, нужно начать с самых основ. Вся наша жизнь есть взаимодействие молекул: в основном, это белки. Белки — это длинные цепочки аминокислот, которые формируются на основе информации, полученной из ДНК, а затем сворачиваются в трехмерные формы. Формы, которые принимают белковые молекулы, определяются информацией, заложенной в ДНК, а уж в какую форму свернется сама молекула ДНК — зависит от состава аминокислот в цепочке. В свою очередь, форма в биологии определяет функцию. К примеру, в пандемию COVID-19 многие видели изображение вирусной частицы, на ней можно было заметить небольшие выступы. Эти выступы — S-белок коронавируса или белок-шип. То, что мы видим на подобных изображениях, — определенным образом свернутая в трехмерном пространстве молекула. Поверхность молекулы очень сложна, на ней есть множество выступов, впадин, участков с разным зарядом, ямок и т. Ключ и замок За счет поверхности белки взаимодействуют друг с другом. Это похоже на ключ и замок: ключ может открыть замок, только если бороздка ключа соответствует ему. В противном случае ключ или не войдет, или не повернется, или вовсе сломается. Большинство заболеваний, к примеру, рак, связаны с тем, что белки изменяются в результате мутаций, а мутировавший белок с измененной трехмерной структурой способен взаимодействовать не с тем, с чем нужно. Как если бы поврежденный ключ перестал открывать нужный замок, но приобрел способность открывать замок в двери чужой квартиры. По этому принципу работает большинство болезней — к примеру, связывающий домен S-белка коронавируса, находящегося на поверхности вирусной частицы, взаимодействует с рецепторами клетки легочного эпителия, как ключ с замком. Знание трехмерной структуры белков и умение предсказать ее очень важно именно поэтому.