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
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
15.11.2018

Либерман подал письмо об отставке, политический кризис в разгаре

В четверг, 15 ноября, министр обороны Авигдор Либерман направил премьер-министру письмо об отставке, которая...
Израиль
14.11.2018

Нафтали Беннет намерен занять пост Либермана

Беннет обсудит с партией «Еврейский дом» замену Либермана на посту министра обороны. 
Израиль
14.11.2018

Авигдор Либерман объявил об уходе в отставку с поста министра обороны

Авигдор Либерман возглавил ведомство в мае 2016 года, сменив на этом посту Моше Яалона.
Израиль
14.11.2018

Результаты второго тура муниципальных выборов

Поступают данные о результатах второго тура муниципальных выборов в Израиле.
В мире
В мире
12.11.2018

Палестинские соцсети: здание телеканала Аль-Акса полностью уничтожено

Палестинские социальные сети сообщают о том, что телеканал ХАМАСа аль-Акса...
В мире
11.11.2018

Нетаниягу — Равиду: мы не будем устраивать здесь CNN. ВИДЕО

Известный ненавистник премьер-министра Биньямина Нетаниягу Барак Равид, сумел добраться до...
В мире
11.11.2018

Нетаниягу встретился в Париже с Путиным

В кулуарах международного форума в Париже состоялась встреча лидеров Израиля и России,...
В мире
10.11.2018

Безумный твит Махмуда Ахмадинежада

Бывший президент Ирана Махмуд Ахмадинежад опубликовал твит который озадачил и его поклонников,...
Бизнес
Бизнес
31.07.2018

WeWork приходит в Хайфу

Новый филиал знаменитой сети открывается на севере страны
Бизнес
9.07.2018

IKEA Sale — 11 июля начинается распродажа

IKEA объявила дату начала летней распродажи — 11 июля.
Бизнес
19.06.2018

Открытие бизнеса в США для израильтян станет доступнее

Новые правила ведения бизнеса в США для израильтян создадут прекрасные...
Бизнес
28.05.2018

Закон 6-и минут: революция в службе поддержки в Израиле

Кнессет одобрил закон, согласно которому любая компания, представляющая услуги клиентам...
Бизнес
22.05.2018

Карта израильских стартапов по данным ЦСБ

Центральное статистическое бюро Израиля опубликовало данные о стартап-компаниях, действующих в стране в...
Наука и технологии
Наука и технологии
11.11.2018

К 2100 году лето в Израиле будет длиться шесть месяцев, — исследование

В Тель-Авивском университете предупреждают о колоссальных изменениях климата Средиземноморья...
Наука и технологии
27.10.2018

Удалось ли археологам найти следы библейского Исхода?

Новое открытие стоянок кочевников железного века в долине реки Иордан может помочь разрешить спор об...
Наука и технологии
14.10.2018

Искусственный интеллект и «глубокое обучение» смогут ускорить разработку лекарств

"Компьютер не умнее человека, но он может гораздо быстрее справиться с огромными объемами...
Наука и технологии
14.10.2018

Полное имя Иерусалима - на колонне эпохи Второго Храма

Надпись, помещенная в экспозицию Музея Израиля, доступна каждому ребенку, который может читать на иврите.​
Наука и технологии
7.10.2018

Исследователи из Техниона используют бактерию для лечения грибковой инфекции

Израильские исследователи нашли метод лечения грибковых инфекций, используя природные свойства...
Медицина
Медицина
8.10.2018

Где в Израиле больше всего болеют раком

Минздрав Израиля и Ассоциация борьбы с раком обнародовали "онкологическую карту" страны.
Медицина
27.08.2018

Сын Караченцова: в Израиле отцу не помогли, в Красногорске лечат лучше

А. Караченцов сообщил, что раковая опухоль уменьшилась лишь после вмешательства...
Медицина
23.08.2018

Еще один израильтянин скончался от западно-нильской лихорадки

Министерство здравоохранения сообщило, что еще один человек скончался от осложнений, вызванных вирусом западно-нильской лихорадки.
Медицина
18.08.2018

В Израиле обнаружены комары-переносчики тяжелого заболевания

Опасные насекомые были выявлены в ходе проверок Минэкологии в ряде районов страны.
Деньги
Деньги
5.10.2018

Израиль и Германия договорились о повышении торгового оборота

Торговый оборот двух стран существенно вырос в 2017 году и достиг суммы в 7,8 миллиардов долларов, что...
Деньги
20.09.2018

Моше Кахлон и Эли Коэн продвигают программу ипотечной ссуды до 90%

Министр финансов Моше Кахлон и министр экономики Эли Коэн (“Кулану”) продвигают проект ипотеки в размере...
Деньги
14.09.2018

Конгресс США утвердил закон о десятилетней оборонной помощи Израилю

Цель закона - защитить договор о помощи от бюджетных конфликтов в будущем вне зависимости от состава Конгресса или личности...
Деньги
19.08.2018

В Израиле повысят цены на воду

Управление водных ресурсов Израиля увеличило тарифы на воду для населения. 
Деньги
5.08.2018

Моше Кахлон о повышении кредитного рейтинга Израиля

Рейтинг Израиля сейчас находится на уровне США, Австралии, Швейцарии и Сингапура.
Культура
Культура
26.10.2018
 Ариэль Бульштейн

20 фактов о евреях Дании

Из лего можно собрать настоящую сукку
Культура
18.10.2018

Женатый начальник

Можно ли уводить чужих мужей и жен?
Культура
11.10.2018

Супружеская измена

Супружеская измена: распознать и обезвредить!
Культура
4.10.2018

Смена пола

Люди, которые меняют пол. Кто они, через что проходят, и как к ним относимся мы?
Публицистика
Публицистика
14.11.2018
 Макс Лурье

В поле один, но воин

Несколько мыслей по поводу отставки Либермана.
Публицистика
14.11.2018
 Гарри Резниковский

Повезло

И все такие хором: "ААААА! Либерман уходит!"...
Публицистика
14.11.2018
 Ирена Великанов

Все побежали - и я побежал

Русский сегмент мучительно пытается переварить события последних дней. И вчерашнее перемирие в частности.
Публицистика
13.11.2018
 Сурен Карапетов

Мы ждём…

Снова полыхает Юг.
Публицистика
13.11.2018
 Михаил Лобовиков

Наигрались

Российский посол в Израиле Викторов сказал пять дней назад: "Признание ХАМАСа террористической организацией повредит мирному процессу".
Репатриация
Репатриация
4.10.2018

В Израиль прибыли 300 репатриантов из Украины

Около 300 репатриантов из Украины приземлились 4 октября в аэропорту имени Бен-Гуриона. Рейсы были организованны Фондом Дружбы.
Репатриация
24.07.2018

293 репатрианта из Украины приземлились сегодня в Израиле

Сегодня, во вторник, в аэропорту им. Бен-Гуриона приземлились 3 рейса с 293 репатриантами из Украины на борту. Все рейсы организованы...
Репатриация
16.07.2018

Игорь Лупинский и Илька Гутман: «Ехать в Израиль – как в Израиль»

Илька Гутман  и Игорь Лупинский– основатели Школы финансовой ответственности, не один раз обжегшись о суровую денежную реальность, теперь...
Репатриация
25.06.2018

На этой неделе в Израиль прибудут 340 репатриантов 17 рейсами Фонда дружбы

340 репатриантов из 8 разных стран прибудут в Израиль в течении предстоящей недели на 17 рейсах, организованных Фондом дружбы во...
Юмор
Юмор
30.06.2018

«Нихреновости». Июнь 2018

Видеожурнал для настоящих чемпионов: Нихреновости.
Юмор
12.06.2018
 Ян Каганов

Еврейское порно

Всё-таки я с трудом представляю себе еврейские порнофильмы.
Юмор
2.06.2018

«Нихреновости». Май 2018

Cамый неубиваемый видеожурнал Израиля - Нихреновости
Юмор
9.04.2018
 Александр Непомнящий

Краткое содержание минувшей ночи

Сирия (зализывая раны): Аааааааай...  Иран...
Юмор
6.04.2018

«Нихреновости». Выпуск № 52

Держите руку на пульсе, пока он есть. Нихреновости.