Белки из клеточной мембраны раскрывают свои секреты

Источник: Physorg

Исследователи из Университета Райса (США) создали специальную компьютерную программу для моделирования и предсказания того, как трансмембранные белки будут сворачиваться, основываясь на геномных данных. Мембранные белки имеют решающее значение для таких процессов, как фотосинтез, зрение и многие другие. Они также могут служить в качестве «охранников» клеток, определяя, какие вещества могут проникнуть внутрь, а какие нет. Но до сих пор изучение трехмерной структуры мембранных белков было затруднено, так как их очень сложно выделить в неповрежденном виде из клеточной оболочки. Команда под руководством биолога Питера Волинеса, аспиранта Бобби Кима и докторанта Николаса Шафера решили использовать в программе AWSEM свою теорию энергетического баланса.

Модель учитывает различные внешние воздействия, уникальные для мембранных белков, в том числе влияние механизм транслокона (вставляет частично сложенные белки в мембрану) и самой мембраны. Как отмечает г-н Волинес, в двух широко используемых учебниках по клеточной биологии высказываются противоположные версии о том, каким образом складываются мембранные белки. В одном из пособий говориться о том, что складывание контролируется кинетически, а в другом — что оно определяется термодинамическим равновесием. По словам г-на Волинеса, эксперименты подтвердили, что термодинамическая модель ближе к реальности. Ученые использовали данные о генах, кодирующих белки, чтобы предсказать, как пряди аминокислот будут складываться в функциональные белки, следуя по пути наименьшего сопротивления.

Причем путь наименьшего сопротивления определяется энергией, связанной с каждым звеном молекулярной цепочки. Чем ближе белок к своей естественной функциональной структуре, тем стабильнее он становится. Исследователи успешно проверили свои компьютерные модели, сравнивая их со структурами известных белков, полученными методом рентгеновской кристаллографии. Значимость работы состоит в том, что теперь ученые могут предсказать структуру мембранного белка на основе данных о генетической последовательности, кодирующей этот белок. Метод будет очень полезен для исследования белков, связанных с различными заболеваниями и изобретения препаратов для их лечения.