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

Лента новостей:

Израиль
Израиль
19.02.2019

Софа Ландвер уходит из политики

По сообщениям израильских СМИ, Софа Ландвер, видный член НДИ и бывший министр абсорбции Израиля не включена в предвыборный список партии - несмотря...
Израиль
18.02.2019

Ряды редеют: партия НДИ потеряла Роберта Илатова

Глава фракции заявил, что не собирается баллотироваться в Кнессет.
Израиль
18.02.2019

Чехия поддержала Польшу: «Вышеградский саммит» в Иерусалиме отменен

Премьер-министр Чехии Андрей Бабиш заявил, что саммит "Вышеградской четверки", который должен был проходить 18-19 февраля в Иерусалиме,...
Израиль
18.02.2019

Конец пути: Ливни покидает большую политику вместе с партией

Об этом политик с 20-летним парламентским стажем заявила на специально созванной пресс-конференции.
Израиль
18.02.2019

Отношения Израиля с Польшей резко ухудшаются на фоне высказываний Нетаниягу и Каца

Высказывания премьер-министра Биньямина Нетаниягу и назначенного на пост главы МИДа Исраэля...
В мире
В мире
19.02.2019

Польша: вопроса о возвращении еврейского имущества не существует

За обидами польского руководства кроется гораздо более глубинная подоплека, нежели фраза Нетаниягу....
В мире
19.02.2019

Гигантскую свастику продемонстрировали в киевском ТЦ. ВИДЕО

Посетители торгового центра в Киеве вынуждены были наблюдать огромную свастику, которая появилась...
В мире
18.02.2019

Лейбористскую партию покинули семь парламентариев – из-за антисемитизма

Cемеро депутатов нижней палаты британского парламента покинули ряды Лейбористской партии – в знак протеста...
В мире
18.02.2019

В Польше вандалы разбили 15 еврейских надгробий

Неизвестные вандалы разрушили 15 еврейских надгробий в польском городке Свидница, о чем сообщила одна из местных жительниц, которая сфотографировала разрушенное кладбище...
В мире
17.02.2019

«Желтые жилеты» атаковали еврейского философа в Париже

В социальных сетях появилась запись атаки “желтых жилетов” против известного французского еврейского философа  Алана...
Бизнес
Бизнес
29.01.2019

Крупнейшая инвестиция: Intel вложит в Израиль 40 миллиардов

Министр финансов Израиля Моше Кахлон заявил, что американский гигант вложит в израильские операции...
Бизнес
20.01.2019

Харьковская область поставит израильтянам кошерное масло

Украинские производители подсолнечного масла готовы поставить в Израиль партию кошерной продукции...
Бизнес
28.12.2018

Израиль станет новым конкурентом на рынке каннабиса

Кнессет принял решение одобрить экспорт марихуанны с целью расширить экономическое влияние Израиля в мире
Бизнес
1.11.2018

Трансляторы с большой дороги

Как бизнесу сберечь 85 тысяч шекелей, - советы адвоката
Наука и технологии
Наука и технологии
1.02.2019

Предотвращена попытка иранского вмешательства в израильские выборы

Заблокированы по меньшей мере 783 страниц, групп и учетных записей в соцсети Facebook.
Наука и технологии
28.01.2019

Facebook запускает в Израиле механизм прозрачности политрекламы

Компания вынуждена пойти на этот шаг из-за потока компромата, в том числе и из-за границы.
Наука и технологии
21.01.2019

Эскадра мини-спутников сделает томографию облакам

Израильско-германская миссия по запуску группы мини-спутников получила поддержку Европейского исследовательского совета.
Медицина
Медицина
9.02.2019

Задержан подозреваемый в убийстве Ори Ансбахер

В ночь на 9 февраля в Рамалле прошла операция по задержанию подозреваемого в убийстве 19-летней израильтянки. Задержанный является жителем...
Медицина
8.01.2019

Пережившие Холокост живут дольше своих ровесников

Новое израильское исследование, опубликованное в журнале Американской медицинской ассоциации, показывает,...
Медицина
21.11.2018

Школы и садики перекроют доступ тем, кто не прошел вакцинацию

Кнессет утвердил в предварительном чтении поправку к закону о государственном здравоохранении, касающуюся вопросов поощрения вакцинации....
Медицина
16.10.2018

Чтобы не курили: все пачки сигарет в Израиле выкрасят в один цвет. ФОТО

Комиссия Кнессета по экономике одобрила новый законопроект по борьбе с курением.
Медицина
8.10.2018

Где в Израиле больше всего болеют раком

Минздрав Израиля и Ассоциация борьбы с раком обнародовали "онкологическую карту" страны.
Деньги
Деньги
29.01.2019

Нет выбора - в Израиле поднимут налог на здравоохранение

Моше Бар Симан Тов, генеральный директор министерства здравоохранения, заявил об этом в интервью...
Деньги
27.01.2019

Выполнена программа увеличения пособий по старости репатриантам

На этой неделе будет осуществлен третий этап пенсионной реформы партии «Наш дом Израиль»,...
Деньги
16.01.2019

Израильтяне оценили банки

Уникальное событие произошло в этом году. Банк Израиля впервые провел опрос среди клиентов различных банков. И мы с радостью предоставляем вам результаты...
Деньги
29.12.2018

Израиль назван одним из самых дорогих турнаправлений в мире

Размещение в сетевых отелях Израиля стоит сейчас в два-три раза дороже, чем в аналогичных отелях других стран Европы и мира....
Культура
Культура
14.02.2019

Осторожно! Импортные невесты!

"Привозные невесты" из Украины, России, Белоруссии... невинные жертвы или хищницы?
Культура
7.02.2019

Из женщины - в мужчину. Трансгендеры: кто они?

Попытки принять себя. Сложные операции. Гормоны. Новая внешность... Родилась женщиной, а стала - мужчиной. 
Культура
25.01.2019

27 января мир почтит память жертв Холокоста

Во время Холокоста в мире погибла треть еврейского народа - около 6 миллионов человек.
Культура
16.01.2019

Рассказ о необычной дружбе. «1+1: ГОЛЛИВУДСКАЯ ИСТОРИЯ» на русском языке в кинотеатрах Израиля!

Если вы любите фильмы, в которых смешались драма и комедия и над которыми можно смеяться и плакать одновременно,...
Культура
14.01.2019

Галь Гадот признали самой сексуальной еврейской актрисой

Популярное интернет-издание назвало список самых влиятельных женщин-евреек мира всех времен, и признало Галь Гадот...
Публицистика
Публицистика
18.02.2019
 Алан Дершовиц

Время познакомиться с правдой

Надо прервать фанатизм тех, кто возносит претензии палестинских арабов над...
Публицистика
18.02.2019
 Гарри Резниковский

Феномен уходит из политики

Ципи Ливни ушла из политики. Одним феноменом меньше...
Публицистика
16.02.2019
 Олег Юсупов

Роды глазами мужа

Вы видели роды? Я видел. Да что видел. Мне довелось стать одной из повивальных бабок. Причём, не по воле своей. Меня, впечатлительного юношу, падающего в...
Публицистика
13.02.2019
 Игорь Гиндлер

Вторая стратегическая ошибка Трампа

Сейчас по интернету ходит петиция с требованием отозвать конгрессвумен Ильхан Омар (Миннесота) из Комитета по Иностранным...
Репатриация
Репатриация
3.01.2019

Больше половины новых репатриантов в 2018 году – не евреи

Прирост населения за счет приезжих был следующим: 12.600 евреев и 17.700 не евреев.
Репатриация
13.12.2018
 Эли Гервиц

Экстрадиция. Из Израиля выдачи нет?

Мы много лет занимаемся ликбезом, разъясняя нашим читателям, что Израиль, в отличие от России, во-первых, замечательно экстрадирует...
Репатриация
26.11.2018

На фоне конфликта с Россией: 330 репатриантов из Украины прибыли в Израиль

Экономическая ситуация, пренебрежение гражданами страны, отсутствие работы...
Юмор
Юмор
26.12.2018
 Олег Юсупов

Гондурас атаковал Сирию

Вечером 25 декабря, без каких-либо надписей на ракетах, без...
Юмор
28.09.2018
 Юрий Моор

Хроники первой русско-еврейской войны

На очередных выборах к власти в Израиле пришло лево-центристское правительство, которое...
Юмор
30.06.2018

«Нихреновости». Июнь 2018

Видеожурнал для настоящих чемпионов: Нихреновости.