Изменения формы белка происходят очень быстро и практически незаметны. «Если вы не« сфотографируете »изменения, которые претерпевает белок, и не поймете его движение и, следовательно, лежащий в основе молекулярный механизм, этот процесс останется загадкой», — объясняет Лаура Орельяна, первый автор статьи. До сих пор, чтобы преодолеть экспериментальные трудности, связанные с «фотографированием» белков, ученые использовали теоретические модели для моделирования движения белков, атом за атомом. «Учитывая, что белки обычно содержат тысячи атомов, вычисления являются длительными и дорогостоящими, и они требуют использования суперкомпьютеров в течение недель и даже месяцев».
Чтобы решить эту проблему, Ореллана и ее коллеги использовали несколько моделей белков с низким разрешением, называемых крупнозернистыми моделями, которые значительно упрощают структуру белка. «Это похоже на картину импрессионистов, на которой вы можете оценить общую картину, но без многих деталей. Используя эти модели, мы получаем глобальное представление о всей молекуле, и они также позволяют нам изучать изменения в больших белках с помощью ноутбука всего за несколько минут », — поясняет Орельяна. «Это огромная экономия ресурсов».Этот новый метод моделирования, получивший название eBDIMS, был разработан Орельяной во время ее докторской диссертации под руководством Модесто Ороско, руководителя лаборатории молекулярного моделирования и биоинформатики в IRB Barcelona и пионера в области крупномасштабного моделирования в Испании.
Теперь, во время своего постдокторского обучения в лаборатории Эрика Линдала в Королевском технологическом институте KHT в Стокгольме, Орельяна усовершенствовала и протестировала алгоритм с помощью нового анализа, чтобы проверить его достоверность. «До сих пор крупнозернистые модели считались второстепенным подходом, но мы хотели продемонстрировать, что они так же точны, как и самые продвинутые модели», — говорит она. Исследователи измерили достоверность алгоритма, используя широко изученные белки, движения которых были проанализированы экспериментально. «Было очень приятно видеть, что наша модель точно предсказывает переход белков, когда они меняют одну форму на другую. Мы продемонстрировали, что важно не количество переменных, которые у вас есть, а их качество».
Это исследование не только проливает свет на динамику белков, но и имеет потенциальные применения для разработки новых лекарств, которые нельзя решить с помощью современных методов. «Одна только наша проверка уже дала новые данные о белке, используемом для изучения нейрональной передачи. Я уверен, что на основе известных структур eBDIMS сможет генерировать новые гипотезы и проложит путь к новому поколению терапевтических мишеней. . "
