Проверено Эмили Хендерсон, бакалавр наук 3 сентября 2020 г.

Новая технология, которая использует структуру белка для прогнозирования внутренней проводки, которая контролирует функцию и динамику белка, теперь доступна для использования учеными. Инструмент, разработанный исследователями из Пенсильванского университета, может быть полезен для белковой инженерии и дизайна лекарств.

Николай Дохолян, профессор фармакологии Государственного медицинского колледжа Пенсильвании, и доктор наук Цзянь Ван создали алгоритм под названием Ohm, который может предсказывать аллостерические участки в белке.

Это места, где белки особенно чувствительны к передаче определенных изменений в своей структуре и функции в результате внешних стимулов, включая другие белки, небольшие молекулы, воду или ионы. Передача сигналов в аллостерических сайтах и ​​между ними в белках регулирует многие биологические процессы.

Согласно Дохоляну, способность Ома предсказывать аллостерические участки в белках может быть полезна для разработки целевых терапевтических средств для определенных болезненных состояний.

Он сказал, что многие препараты, представленные на рынке, такие как препараты с рецепторами, связанными с G-белками (GPCR), могут вызывать непреднамеренные побочные эффекты, поскольку они нацелены на белки, сходные по структуре с намеченной целью.

Лекарства, разработанные для нацеливания на определенные аллостерические участки на интересующем белке, могут, надеюсь, избежать побочных эффектов, вызванных лекарствами, нацеленными на аналогичные белки. Ом может быть полезен для биомедицинских исследователей, стремящихся идентифицировать аллостерические участки в белках, которые играют ключевую роль в биологических процессах определенных заболеваний »

Николай Дохолян, профессор фармакологии, Государственный медицинский колледж Пенсильвании

Белки выполняют важные функции в организме и построены с использованием генетического кода, записанного в ДНК человека. Каждый белок построен с использованием последовательностей из 20 различных аминокислот.

Ван и Дохолян выдвинули гипотезу, что физические силы от взаимодействий между атомами, составляющими аминокислоты, позволят им предсказать аллостерические пути и участки в белках.

Ом был разработан для учета взаимодействий между атомами и определения областей плотности в белках для прогнозирования аллостерических путей и участков в белках.

«В кристаллической структуре атомы распределены равномерно, и энергия течет через нее равномерно», – сказал Дохолян. «Структуры белков неоднородны, поэтому энергия будет проходить через них в областях, где атомы более плотно упакованы вместе. Ом определяет области и пути атомной плотности, которые позволяют ему предсказать аллостерические участки в белках»

Они проверили функциональность программы, введя генетические данные из 20 белков с известными аллостерическими сайтами, чтобы увидеть, сможет ли программа точно предсказать те же самые пятна. Результаты анализа, опубликованные в Nature Communications показали, что Ом идентифицировал многие из тех же аллостерических участков, которые предсказывались на основе предыдущих методов и экспериментов.

Дохолян, член Государственного онкологического института Пенсильвании, сказал, что Ом может анализировать аллостерические пути в любом белке и что исследователи могут получить доступ к этому инструменту через сервер на веб-сайте его лаборатории.

«Исследователи по всему миру могут использовать Ома для предсказания аллостерических участков и путей прохождения интересующего их белка», – сказал Ван. «Этот инструмент будет иметь важное значение для будущего развития аллостерических лекарств, направленных на уменьшение нежелательных побочных эффектов за счет специфического воздействия»