Компьютерные «запчасти» могут дать толчок дизайну белка

04.10.2017 15:03

Новое исследование, проведенное в Институте Вейцмана в Реховоте, приблизило к реализации возможность проектировать на компьютере белки, выполняющие определенные функции.


Идея проектирования белков с заданными функциями на компьютере давно считается концепцией, реализация которой - дело далекого будущего. Новые исследования в институте Вейцмана приблизили это будущее. Возвращаясь к природному механизму - эволюции - ученые создали новые белки на базе «существующих естественных частей», которые прекрасно исполняют заданные функции. Это исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).  

Исследование было выполнено доктором Сарелем Флейшманом, исследователями Дрором Бараном, Марией Габриэль Пзолла, Гидеоном Лапидотом и другими участниками группы Флейшмана  на факультете биомолекулярных наук в институте науки имени Вейцмана. В лаборатории Флейшмана белки создают с помощью компьютерных программ, которые позволяют им строить новые структуры, например -антитела или энзимы, которые не существуют в природе. Если исследователям нужен белок с определенной функцией, например, прикрепляющийся к определенному белку или выполняющий химическую реакцию, они могут вычислить от начала и до конца генетическую последовательность, которая построит аминокислоты в нужном порядке и заставит белок принять нужную форму. Такие белки теоретически могут начать новую эру индивидуально подобранных лекарств и катализаторов, но следует принимать во внимание огромное количество сложностей, с которыми сопряжено планирование больших биомолекул.

 

Компьютерный дизайн (зеленый) в сравнении с экспериментальными структурами (фиолетовый) на атомарном уровне демонстрирует атомную точность во всей структуре (слева) и в петлеобразных областях (справа)


Группа Флейшмана задала простой вопрос: «Что есть в натуральном энзиме или антителе, чего нет в искусственных белках? Почему две структуры похожего строения отличаются в том, как они действуют внутри биосистемы?» 

Группа сфокусировала свое внимание на некоторых частях натуральных антител и энзимов, которые не попали в компьютерный дизайн при построении «с нуля»  - особенно на структурах, которые называются «петлями» - эти структуры нестабильны, «неидеальны»  и очень проблематичны для компьютерного моделирования их поведения. Эти «неидеальные» петли часто встречаются в самом центре активных областей - тех, которые опознают цель и связывают или расщепляют другую молекулу. 

Для того, чтобы включить в финальный дизайн эти фрагменты, ученые решили создать функционирующее антитело из уже имеющихся частей вместо того, чтобы строить его с нуля. Они разделили структуры, встречающиеся в натуральных антителах на сегменты, включая петли и другие поддерживающие особенности. Таким образом ученые экспериментировали с уже готовыми деталями, практически как при эволюционном процессе.


Недостатки в спроектированных антителах, нацеленных на инсулин, исправляются при применении пяти последовательных циклов «дизайн-строительство-тест» алгоритма «эволюции», что поднимает устойчивость разработанных антител от 0% до 100%.

Естественная эволюция, конечно, процесс очень долгий. Новое семейство антител может рождаться десятки миллионов лет. Так что ученые вернулись к компьютеризированному процессу планирования, на этот раз вооруженные новыми данными. Новый дизайн был проверен в лаборатории, по несколько десятков антител за раз. Сначала антитела демонстрировали плохие результаты, но после пяти циклов «дизайн-строительство-тест» исследователи обнаружили некоторые общие правила для дизайна антител. В принципе, они породили некую символическую эволюцию - программы для дизайна эволюционировали параллельно с экспериментальными проверками, продвигая друг друга вперед. Для демонстрации реальности этого принципа группа создала искусственные антитела, нацеленные на инсулин, и они охарактеризовали эти молекулы вплот до атома. 

В будущих экспериментах исследователи планируют создать искусственные антитела, моделируя их на основе антител ...верблюдов и лам. Почему именно их? У людей и у еще ряда животных в антителах находится 200 аминокислот, тогда как у верблюдов и лам всего 100, но при этом они тоже эффективны и стабильны. Это сделает дизайн и производство искусственных антител для людей более эффективным и может стать актуальным для дизайна новой диагностики и терапии. 

Исследования доктора Сареля-Якоба Флейшмана поддерживаются исследовательским фондом Генри Гатвирта, фондом Ротшильд Кесария, Сэмом Свитцером (Канада), Анной Кристопулос (канада) и Каролин Хьюитт (Канада).


Источник: MFA
Фото: Weizmann Institute of Science

Отправьте эту страницу друзьям!

Оставьте свой комментарий!

Читайте также:

Наука и технологии
13.02.2019

Израильские ученые нашли «родник молодости» иммунной системы

Эксперименты на мышах показали эффективность разрабатываемого медикамента в выведении стареющих...
Наука и технологии
14.08.2018

Израильские ученые Института Вейцмана успешно смоделировали поведение муравьев

Исследователи Института Вейцмана сначала разработали математическую модель поведения...
Наука и технологии
6.05.2017

Израильские ученые: Отличие мужчин от женщин заключается в 6500 генах

Исследователям из Института Вейцмана удалось полностью описать половые особенности экспрессии генов
Наука и технологии
1.10.2016

Израильские ученые обнаружили, что иммунная система влияет на социальное поведение

Ученые из Института Вейцмана показали, как молекула в мозгу мыши регулирует социальное...

Лента новостей:

Израиль
Израиль
16.04.2024

Израильские гимнастки выиграли этап Кубка мира

Сборная Израиля по художественной гимнастике одержала победу в групповом многоборье и упражнениях с 5 обручами...
Израиль
16.04.2024

Израиль настаивает на санкциях против Ирана

Глава МИД Израиля Исраэль Кац призвал мировое сообщество ввести санкции против...
Израиль
16.04.2024

Как ВВС Израиля могут поставить Иран на колени

Газета Jerusalem Post  опубликовала возможные сценарии ответа Израиля...
В мире
В мире
16.04.2024

ЦАХАЛ: около Тира ликвидирован бригадный генерал «Хизбаллы»

Ударом с воздуха в южном Ливане был ликвидирован Исмаил Юсуф Бааз – высокопоставленный командир...
В мире
16.04.2024

WP: Россия помогает Ирану укрепить противовоздушную оборону

Россия помогает Ирану укрепить свою противовоздушную оборону против возможной атаки Израиля, -...
В мире
16.04.2024

Эрдоган может нанести удар по экспорту автомобилей в Израиль

Турция - один из крупнейших экспортеров автомобилей в Израиль за последние два десятилетия.
В мире
15.04.2024

МИД Ирана: мы отреагируем немедленно и более решительно в случае реакции Израиля

Министр иностранных дел Ирана заявил, что его страна ответит "немедленно и более решительно", если Израиль...
Бизнес
Бизнес
1.08.2023

Amazon инвестирует 7,2 млрд долларов в Израиль и запускает облачный сервис AWS

Компания Amazon заявила во вторник, 1 августа, что планирует инвестировать около 7,2 млрд долларов до...
Бизнес
18.06.2023

Intel инвестирует 25 млрд долл в завод в Израиле

Intel построит новый завод в Израиле стоимостью 25 миллиардов долларов, заявил в воскресенье премьер-министр...
Бизнес
17.06.2023

Uber уходит из Израиля

Компания Uber, год назад запустившая сервис по заказу такси в Израиле, покидает израильский рынок.
Бизнес
22.03.2023
 Шмуэль Бродецкий

Как репатрианту открыть бизнес в Израиле — советы бухгалтера

Получив гражданство, многие предприимчивые люди не ищут работу,...
Бизнес
12.01.2023

Забастовка курьеров Wolt в Иерусалиме

Сотни курьеров компании в Иерусалиме на этой неделе начали жесткие санкции против руководства компании.
Наука и технологии
Наука и технологии
12.12.2023

Четвертый ракетный корвет «Саар-6» введен в строй. Видео

Четвертый корвет "Саар-6" введен в строй и готов к выполнению боевых задач в Средиземном море...
Наука и технологии
2.10.2023

Начался отбор в научные олимпийские сборные Израиля

Министерство просвещения и Центр ученых будущего начинает процесс формирования нового состава школьных олимпийских научных...
Наука и технологии
23.09.2023

Израиль инвестирует миллионы, чтобы помочь ИИ понимать иврит и арабский язык

Израиль инвестирует около 30 миллионов шекелей в улучшение способности ИИ понимать иврит...
Наука и технологии
21.09.2023

Израиль и Британия подписали важное соглашение

Израиль и Великобритания подписали соглашение о сотрудничестве в научно-технологической сфере.
Медицина
Медицина
3.04.2024

Погибший в Газе старшина после смерти спас пятерых израильтян

Старшина Сиван Вейль, боец бригады коммандос подразделения «Эгоз», был смертельно ранен...
Медицина
2.10.2023

Вступили в силу две крупные реформы на рынке страхования здоровья

Все, кто приобрел страховой полис на покрытие операций в Израиле начиная...
Медицина
10.08.2023

Новый штамм COVID-19 обнаружен в Израиле

Новый штамм произошел от «Омикрона», который привел к повышению уровня заболеваемости...
Деньги
Деньги
17.03.2024

«Битуах Леуми» обанкротится на восемь лет раньше, чем ожидалось

Ожидается, что «Битуах Леуми» придет к банкротству на восемь лет раньше, чем прогнозировалось...
Деньги
10.02.2024

Moody's: рейтинг Израиля понижен до A2, прогноз негативный. Нетаниягу: «Экономика устойчива»

"Понижение рейтинга не связано с экономикой, оно целиком связано с тем, что мы...
Деньги
1.01.2024

Банк Израиля понизил учетную ставку на 0,25% до отметки 4,5%

Темпы инфляции продолжают снижаться, и Банк Израиля прогнозирует достижение запланированных правительством...
Деньги
15.12.2023

Денег нет: Минфин требует закрытия шести министерств

Ожидается, что в начале следующей недели Министерство финансов выпустит рекомендацию о закрытии шести “избыточных” министерств...
Деньги
13.11.2023

План военного времени принят

Утвержденный план обеспечит компенсацию для предприятий, которые стали нести убытки в результате военных действий.
Культура
Культура
15.04.2024

Новый израильский сериал о разведке

Новый сериал компании НОТ «Северный ветер» снял Асаф Беренштейн, режиссер первого сезона знаменитой «Фауды», он же написал сценарий...
Культура
28.02.2024

Для «Евровидения» не одобрили вторую песню Израиля

Европейский вещательный союз (EBU), в конце прошлой недели запретивший израильтянке Эден Голан исполнять на «Евровидении»...
Культура
25.02.2024

Песню Голан не одобрили для «Евровидения»

Представители EBU еще накануне заявили, что текст песни «слишком политический» и не отвечает требованиям конкурса.
Культура
12.02.2024

В Иорданской долине пройдет фестиваль «Зеленая долина»

В преддверии весны пустынные ландшафты Иорданской долины превращаются в зеленые цветущие ковры, а захватывающее...
Публицистика
Публицистика
15.04.2024
 Аркадий Красильщиков

Наша оппозиция способна и на такой ужас...

Вчера левые СМИ нашли еще одно "преступление"...
Публицистика
14.04.2024
 Деонис Спектор

Байден - это повсеместные пожары, войны и разрушение Америки

Одной печальной датой стало больше... 24-е февраля 2022 года, 7-е октября 2023 года...И вот, теперь,13-е...
Публицистика
13.04.2024
 Михаил Лобовиков

Только силой духа

14-летний мальчишка-пастух Биньямин Ахимеир - на снимке..., пропавший вчера в Шомроне, найден убитым. Да будет благословенна его память,...
Публицистика
12.04.2024
 Алекс Тарн

К какой же матери?

Согласно некоторым источникам, Россия активно подталкивает Иран – то есть его аятолл и стражей их революции – к широкомасштабной...
Репатриация
Репатриация
7.11.2023

Несмотря на войну: участники «Маса» продолжают прибывать в Израиль

С началом войны, несмотря ни на что, подавляющие большинство участников программ "Маса"...
Репатриация
27.08.2023

В систему просвещения Израиля интегрируются 200 учителей из диаспоры

На фоне кризиса в системе образования, в рамках программы "Маса-учителя", из диаспоры в Израиль прибудут около 200 англоязычных...
Репатриация
13.08.2023

Совместный проект МИДа и организации «Маса» готовит молодых дипломатов

На прошлой неделе состоялся первый выпуск совместного проекта министерства иностранных дел и организации...
Юмор
Юмор
9.08.2021

Олимпийский пиар, или «Как победить Олимпиаду»‎

После утверждения России, что у них украли золотую медаль по художественной гимнастике, Ядида написал сатирический...
Юмор
30.01.2021
 Борис Прусский

Лимерика

Израильский певец и музыкант Борис Прусский посвятил шуточное стихотворение инаугурации...
Юмор
16.07.2020

Наши резервы

Мне совершенно не мешает ходить "оборванцем". И вот я вышел из дома в своем обычном виде по делам на угол Бегин-Каплан. В разгар...
Юмор
27.05.2020

Проверка Бузагло

"-Как дела, милые? — спросил входящий в зал человек. -Репетируем удивлённое выражение лица! — ответили многоуважаемые."
Юмор
16.05.2020

Ограбление

Охана, владелец фирмы "Мойдодыр", совсем было собирался закрыть свой магазин, когда в помещение внезапно ворвался подозрительный тип с закрытым...