Впервые терапевтические белки созданы «с нуля», лишь по данным компьютерного моделирования

Молекулярная биология бьётся над пониманием того, почему белки взаимодействуют именно с этими специфическими молекулами, а не с мириадами других, постоянно находящихся в окружении. В целой серии своих публикаций сотрудники Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США) подробно рассказали о создании «с нуля» противовирусных протеинов, обладающих высоким сродством и селективностью по отношению к вирусам гриппа.

Более того, используя метод рентгеновской дифракции, учёным удалось экспериментально подтвердить, что созданные белки работают именно так, как предсказывала теория.

Теперь «проверенные» протеины добавлены в список потенциальных терапевтических средств широко спектра действия, направленных на борьбу с самыми опасными штаммами вирусов гриппа. В случае успешного прохождения всех клинических тестов это станет первым примером создания терапевтических белков «с нуля», с использованием лишь компьютерного моделирования, в то время как обычно отправной точкой служит информация о естественной активности белков в лабораторных условиях.

В 1940-х годах Нобелевский лауреат, титан химической науки Линус Полинг выдвинул предположение о том, что в основе высокоспецифического сродства между некоторыми молекулами лежат комбинации большого числа слабых и неспецифических взаимодействий, таких как водородные связи и электростатические силы. Следуя этому откровению и используя компьютерные вычисления с массовым параллелизмом, учёные под руководством Дэвида Бейкера из Вашингтонского университета (США) виртуальным образом просеяли многочисленные конфигурации более 800 природных белков в надежде обнаружить те, что теоретически могли взаимодействовать с вирусными протеинами, обеспечивающими гриппу возможность прикрепляться и проникать внутрь клеток, которые выстилают респираторный тракт человека.

В результате для следующей синтетической части работы было отобрано 88 сгенерированных компьютером белков, а в ходе последующих экспериментов осталось всего два, наиболее специфически связывающихся со своей мишенью. После дополнительной оптимизации было показано, что оба «авторских» белка накрепко привязываются к таким штаммам, как «испанка» и птичий грипп. Кроме того, они блокируют репликацию свиного гриппа (H1N1) в клеточных культурах.

Дальнейшее исследование с помощью рентгеновской дифракции с синхротронным источником излучения дало не менее интересный результат: детали связывания между этими двумя белками и вирусом испанки структурно неотличимы от того, что было предсказано в ходе компьютерных вычислений.

Таким образом, удалось получить важнейшее экспериментальное доказательство справедливости компьютерных методов на атомарном (!) уровне.

Подготовлено по материалам Национальной ускорительной лаборатории SLAC.

Молекулярная биология бьётся над пониманием того, почему белки взаимодействуют именно с этими специфическими молекулами, а не с мириадами других, постоянно находящихся в окружении. В целой серии своих публикаций сотрудники Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США) подробно рассказали о создании «с нуля» противовирусных протеинов, обладающих высоким сродством и селективностью по отношению к вирусам гриппа.

Более того, используя метод рентгеновской дифракции, учёным удалось экспериментально подтвердить, что созданные белки работают именно так, как предсказывала теория.

Теперь «проверенные» протеины добавлены в список потенциальных терапевтических средств широко спектра действия, направленных на борьбу с самыми опасными штаммами вирусов гриппа. В случае успешного прохождения всех клинических тестов это станет первым примером создания терапевтических белков «с нуля», с использованием лишь компьютерного моделирования, в то время как обычно отправной точкой служит информация о естественной активности белков в лабораторных условиях.

В 1940-х годах Нобелевский лауреат, титан химической науки Линус Полинг выдвинул предположение о том, что в основе высокоспецифического сродства между некоторыми молекулами лежат комбинации большого числа слабых и неспецифических взаимодействий, таких как водородные связи и электростатические силы. Следуя этому откровению и используя компьютерные вычисления с массовым параллелизмом, учёные под руководством Дэвида Бейкера из Вашингтонского университета (США) виртуальным образом просеяли многочисленные конфигурации более 800 природных белков в надежде обнаружить те, что теоретически могли взаимодействовать с вирусными протеинами, обеспечивающими гриппу возможность прикрепляться и проникать внутрь клеток, которые выстилают респираторный тракт человека.

В результате для следующей синтетической части работы было отобрано 88 сгенерированных компьютером белков, а в ходе последующих экспериментов осталось всего два, наиболее специфически связывающихся со своей мишенью. После дополнительной оптимизации было показано, что оба «авторских» белка накрепко привязываются к таким штаммам, как «испанка» и птичий грипп. Кроме того, они блокируют репликацию свиного гриппа (H1N1) в клеточных культурах.

Дальнейшее исследование с помощью рентгеновской дифракции с синхротронным источником излучения дало не менее интересный результат: детали связывания между этими двумя белками и вирусом испанки структурно неотличимы от того, что было предсказано в ходе компьютерных вычислений.

Таким образом, удалось получить важнейшее экспериментальное доказательство справедливости компьютерных методов на атомарном (!) уровне.

Подготовлено по материалам Национальной ускорительной лаборатории SLAC.