Компьютерное моделирование позволило найти новый вид белков

С помощью компьютерного дизайна белков американские ученые проверили, могут ли белки с повторами принимать какие-либо конформации, отличные от уже существующих в природе. Их исследование дало положительный ответ на вопрос и открыло новые перспективы для белковой инженерии. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Белки с повторами состоят из копий одного небольшого фрагмента, взаимодействие между которыми определяет общую форму белка. Ученые заинтересовались, все ли возможные структуры белков с повторами уже встречаются в природе, или можно создать какие-то принципиально новые. 

Исследователи решили попробовать создать искусственные белки, состоящие из повторяющегося структурного фрагмента спираль-поворот-спираль-поворот. С помощью полностью компьютеризированного поиска ученые смогли подобрать аминокислотные последовательности, которые должны складываться в стабильные, имеющие разные формы структуры с повторами. Из них отобрали 83 последовательности, для которых не было найдено аналогов в базах данных белковых последовательностей и структур.

Затем были синтезированы белки с отобранными последовательностями. Оказалось, что спектры рентгеновского рассеяния 43 белков соответствовали рассчитанным спектрам их моделей. Это значит, что в реальности белок принимает форму, совпадающую с той, которая изначально моделировалась. Таким образом, ученые смогли синтезировать белки с повторами, структуры которых не встречаются в природе.

Данная работа показала, что дизайн белков сегодня достиг высокого уровня, и мы можем получать структуры de novo, соответствующие желаемым параметрам. Это поможет, например, создавать новые ферменты, которые сложно получить модифицированием природных белков.

Анна Образцова