Компьютерные «запчасти» могут дать толчок дизайну белка
04.10.2017 15:03Новое 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
Читайте также:
![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Израильские ученые нашли «родник молодости» иммунной системы
Эксперименты на мышах показали эффективность разрабатываемого медикамента в выведении стареющих...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Израильские ученые вырастили в пробирке миниатюрный мозг
Исследователи смогли наблюдать за формированием извилин![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Израильские ученые Института Вейцмана успешно смоделировали поведение муравьев
Исследователи Института Вейцмана сначала разработали математическую модель поведения...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Израильские ученые: Отличие мужчин от женщин заключается в 6500 генах
Исследователям из Института Вейцмана удалось полностью описать половые особенности экспрессии генов![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Израильские ученые обнаружили, что иммунная система влияет на социальное поведение
Ученые из Института Вейцмана показали, как молекула в мозгу мыши регулирует социальное...Лента новостей:
![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
ЦАХАЛ: на юге Газы погиб израильский военнослужащий
На юге сектора Газы погиб 37-летний капрал-резервист Моти Равэ.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
ЦАХАЛ: на юге Газы погиб военнослужащий
На юге сектора Газы погиб 19-летний старший сержант Ноам Дуэк.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
ЦАХАЛ: тела погибших заложников были найдены в туннеле в гуманитарной зоне Хан-Юниса
ЦАХАЛ уточнил некоторые детали операции по эвакуации останков заложников, погибших в секторе Газы....![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
БАГАЦ приказал переправить в Газу тысячу доз крови для переливания
МАДА: кровь будет предоставлена не из государства Израиль, а из стран региона.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Тревога в Западной Галилее
С 17:11 до 17:18 в населенных пунктах Западной Галилеи не прекращали звучать сирены воздушной тревоги.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Нетаниягу в речи перед Конгрессом: «Это битва цивилизации против варварства»
Глава правительства Биньямин Нетаниягу выступил перед членами двух...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Протесты возле Капитолия перед выступлением Нетаниягу: начались задержания
Демонстранты кричат:"Биби, мы не закончили! Интифада только началась"![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Парижу угрожают «реками крови» из-за участия израильтян в Олимпиаде
В соцсетях появился видеоролик, в котором человек в маске угрожает Олимпийским играм 2024 года в...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
NYP: На фоне демарша демократов поддержка Израиля республиканцами все очевидней
В Милуоки состоялся съезд Республиканской партии, который уже считают самым проеврейским...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
В здании Конгресса арестованы 200 антиизраильских активистов
Протестующие выступали за прекращение поставок оружия Израилю, который ведет военные действия в секторе Газа.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Google обсуждает покупку израильского стартапа за 23 млрд долл
Google ведет переговоры о приобретении израильского стартапа в сфере кибербезопасности Wiz.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
IAI сообщила о сделке с иностранным клиентом на 1 млрд долл
Данная сделка - одна из крупнейших в истории концерна, хотя и не самая крупная.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Платить меньше за электроэнергию теперь можно с НОТ
В минувшем месяце начал свою работу HOT energy – новый бренд и подразделение группы НОТ, которое занимается...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
NVIDIA купила два израильских стартапа
NVIDIA приобрела израильского создателя ПО для технологий ИИ, компанию Run:AI, и другой израильский стартап, работающий...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Сэм Олтман признан самым влиятельным евреем
Глава компании OpenAI, разработавшей ChatGPT, Сэм Олтман, признан самым влиятельным евреем мира по версии...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Немцы и израильтяне разработали подводный беспилотник
Беспилотная подводная лодка весит 5,5 тонн, имеет длину 10,9 метра.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Rafael: лазерная система перехвата ракет будет поставлена ЦАХАЛу в 2025 году
“Уже в следующем, 2025 году, система Маген Ор, лазерная система для...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Израильские ученые: летучие мыши продемонстрировали человеческие способности
Израильские ученые: летучие мыши свободно ориентируются в пространстве, вспоминают прошлое и планируют будущее.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Израильские психологи показали, что у влюбленных сердца действительно бьются в такт
Ученые Еврейского университета Иерусалима провели исследование, посвященное физиологии...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Израильские ученые создали самовосстанавливающееся стекло
Ученые считают, что дальнейшие исследования приведут к широкому спектру применений нового материала.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
От лихорадки Западного Нила в Израиле умерли 15 человек
Медики советуют избегать нахождения близ стоячих водоемов и чаще пользоваться репеллентами.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Вспышка лихорадки Западного Нила: подтвержден 21 случай
В Израиле по состоянию на 23 июня подтвержден 21 случай заражения лихорадкой Западного Нила.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Иногда они возвращаются
Насколько велик риск повторного инфаркта или инсульта и что делать, чтобы этого не случилось?![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Погибший в Газе старшина после смерти спас пятерых израильтян
Старшина Сиван Вейль, боец бригады коммандос подразделения «Эгоз», был смертельно ранен 29 марта в секторе Газа. Несмотря на усилия...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
В Израиль прибыла делегация врачей из Украины на стажировку в сфере реабилитации зрения
Вчера, на фоне продолжительной войны на Ближнем Востоке и спустя два года с момента начала войны в Украине, в Израиль...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Теперь у резервистов есть право на скидку в 91% на землю в Негеве и Галилее
Реализация решения вступила в силу, и теперь покупатели земли смогут...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Что и на сколько подорожало в Израиле 1 мая
После завершения праздника покупателей ждет и необъявленное подорожание различной продукции в виде отмены скидок.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Атака Ирана на Израиль обвалила биткоин
Рынок криптовалют пережил стремительное падение после ударов Ирана по территории Израиля.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
«Битуах Леуми» обанкротится на восемь лет раньше, чем ожидалось
Ожидается, что «Битуах Леуми» придет к банкротству на восемь лет раньше, чем прогнозировалось ранее.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
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...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Новые израильские сериалы
Компания НОТ постоянно знакомит своих зрителей с оригинальной израильской кино- и телепродукцией самых разных жанров. На этой неделе...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Создатели «Фауды» снимут фильм о 7 октября
«Отцы» известного на весь мир израильского сериала «Фауда» Лиор Раз и Ави Иссахаров снимут художественный фильм о 7...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
С праздником Шавуот!
Праздник отмечает дату получения Закона Божьего - Торы - на горе Синай спустя семь недель после Исхода из Египта....![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Эден Голан вышла в финал «Евровидения»
Эден Голан вышла в финал «Евровидения», несмотря на антиизраильские протесты и призывы бойкотировать...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Памяти Дня Катастрофы и героизма
5 мая с заходом солнца весь Израиль и все евреи мира будут вспоминать павших и выживших в День катастрофы и героизма...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_main.png)
![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Как предавали Трампа
Еще до выборов 2016 г. против Трампа выступила большая часть Республиканской элиты. В основном, так сказать,...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Не любой ценой
Когда на Аялоне вопят, что «операцию нельзя продолжать, покуда в Газе есть заложники», Синуар понимает,...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Вероятность победы Трампа не столь велика, как кажется
Нет сомнения, что обошедший весь мир эффектный снимок Трампа с воздетым...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Мнимое миролюбие нобелевских лауреатов
Призывать остановить войну следует тех, кто её начал, а не жертв агрессии.![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Что не убивает, делает человека более сильным
Только вернулся с кровавого ралли Дональда Трампа. Зашел в дом и получил пять звонков с тревожным сообщением о выстрелах...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_main.png)
Во вторник, 25 июня, состоялась церемония завершения программы "Маса-Учителя", в рамках которой ежегодно в Израиль приезжают около 150 волонтеров из диаспоры, чтобы преподавать разговорный английский израильским школьникам, фактически присоединяясь к педагогическим коллективам в школах социальной и географической периферии Израиля.
![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Сотни мероприятий, десятки проектов, 180 пар: «Мидраше Ционит» исполняется 25 лет
«Мидраша Ционит» - еврейская международная...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
120 врачей-репатриантов интегрируются в израильскую систему здравоохранения
В этом году в программе приняло участие 120 врачей, которые, несмотря...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
В разгар войны: 90 русскоязычных участников программ «Маса» получили израильское гражданство
Когда началась война, ребята решили остаться в Израиле, несмотря...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Новая инициатива организации «Маса» и МИДа предоставит молодежи из диаспоры инструменты для борьбы с антисемитизмом
Многие участники "Масы" рассказывают о...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Участники программ «Маса» приехали в Израиль перед войной, остались и нашли любовь
Рони из Нью-Йорка и Тим из Бельгии приехали в Израиль примерно за два месяца до...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img.png)
Олимпийский пиар, или «Как победить Олимпиаду»
После утверждения России, что у них украли золотую медаль по художественной гимнастике, Ядида написал сатирический...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
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...![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)
Проверка Бузагло
"-Как дела, милые? — спросил входящий в зал человек. -Репетируем удивлённое выражение лица! — ответили многоуважаемые."![](https://dom.co.il/application/views/custom022014/img/triangle_bottom_img_3.png)