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:

Израильские ученые нашли «родник молодости» иммунной системы
Эксперименты на мышах показали эффективность разрабатываемого медикамента в выведении стареющих...
Израильские ученые вырастили в пробирке миниатюрный мозг
Исследователи смогли наблюдать за формированием извилин
Израильские ученые Института Вейцмана успешно смоделировали поведение муравьев
Исследователи Института Вейцмана сначала разработали математическую модель поведения...
Израильские ученые: Отличие мужчин от женщин заключается в 6500 генах
Исследователям из Института Вейцмана удалось полностью описать половые особенности экспрессии генов
Израильские ученые обнаружили, что иммунная система влияет на социальное поведение
Ученые из Института Вейцмана показали, как молекула в мозгу мыши регулирует социальное...Лента новостей:

ЦАХАЛ атаковал танки на юге Сирии
ВВС ЦАХАЛа нанесли удары по нескольким танкам, которые двигались в сторону провинции Эс-Сувейда, где живут преимущественно друзы.
Партия «Еврейство Торы» объявила о выходе из правительства: чего ждать дальше
Уход "Еврейства Торы" – это скорее символичный ход давления на премьер-министра, чем шаг к досрочным выборам.
Уничтожен террорист ХАМАСа, удерживавший заложницу Эмили Дамари
В ходе совместной операции ЦАХАЛа и ШАБАКа был уничтожен террорист Мухаммад Насер Али Канита.
Нетаниягу раскритиковал Гали Бахарав-Миару за решение предъявить обвинение Уриху
"Позорное заявление юридического советника о намерении привлечь Йонатана Уриха к ответственности именно сейчас – это досадное...
ЦАХАЛ и ШАБАК ликвидировали террористов, освобожденных по «сделке Шалита»
На прошлой неделе были ликвидированы террористы ХАМАСа, которые убили Хаима Кармана и сержанта Эхуда Таля...
Fars: президент Ирана был ранен в результате израильского удара 16 июня
Fars: Президент Ирана Масуд Пезешкиан был ранен в ногу в результате...
ЕС готовит санкции против Израиля: эмбарго на оружие, визовые ограничения
Европейский союз работает над списком санкций против Израиля
Создан трилатеральный форум между Израилем, Германией и Австрией. Гидеон Саар: «Стратегическое партнёрство»
Министр иностранных дел Израиля Гидеон Саар провел сегодня...
Швейцария может прекратить закупки израильских беспилотников Hermes 900
Швейцария рассматривает возможность отмены покупки израильских беспилотников Hermes...
Хуситы взяли ответственность за потопление судна Eternity C и захват нескольких членов экипажа
Хуситы взяли на себя ответственность за нападение на греческий сухогруз Eternity C, затонувший в Красном...
Брин покупает израильскую компанию Wiz за 32 млрд долл
Компания Alphabet, управляющая Google покупает израильский стартап Wiz, работающий в сфере...
Израильский хайтек привлёк 4 млрд долл за год
Это более чем в два раза превышает показатель предыдущего года.
Израильский туризм: теперь на подъем или дальше в пропасть?
Во время войны самый сильный экономический удар пришелся именно по туристической отрасли и в первую очередь...
Шпионский стартап, в который вложился Эхуд Барак, продан почти за миллиард
Значительная часть сделки будет оплачена наличными.
Edwards Lifescience покупает израильский медицинский стартап за 300 млн долл
Стартап разработал более безопасную микроинвазивную технологию лечения заболеваний митрального...
Израильские ученые с помощью дронов и ИИ научились оценивать состояние культурных растений
Израильские ученые разработали систему мониторинга сельскохозяйственных...
У берегов Израиля обнаружены бактерии, устойчивые к антибиотикам
Эти микроорганизмы могут вызывать болезни как у людей, так и у морских...
ЦАХАЛ успешно применил лазерную систему ПРО «Щит света» для перехвата БПЛА «Хизбаллы»
ЦАХАЛ успешно применил лазерную систему "Щит света" ("Маген Ор") для перехвата беспилотников "Хизбаллы"....
Во время войны были осуществлены испытания израильской лазерной ПРО
Речь идет о беспрецедентном достижении в разгар боевых действий.
Израильские ученые научили ИИ читать электрокардиограммы и разъяснять диагноз
Ученые Хайфского Техниона научили ИИ читать электрокардиограммы и разъяснять диагноз врачу.
Эфрат Перец-Томер, старший клинический психолог южного округа «Меухедет», объясняет, как создать адаптированную к обстоятельствам рутину, которая поможет детям более спокойно пережить это сложное время.

Обновленный режим работы медучреждений больничной кассы «Меухедет»
В связи с ситуацией в сфере безопасности и в соответствии с указаниями Министерства здравоохранения, в воскресенье...
В Израиле впервые пересадили искусственное сердце
В Израиле проведена успешная операция по трансплантации искусственного сердца.
Мобильная клиника: комплексное обследование для женщин рядом с домом
Около 140 женщин прошли обследование в передвижной клинике женского здоровья «Меухедет» в Гиватайме...
Прощайте, длинные очереди: новые услуги, которые обеспечат вам качественную и быструю медицинскую помощь
Сегодня в Израиле остро ощущается нехватка врачей-специалистов. Эта ситуация знакома...
Коалиция не поддержала новоназначенного руководителя ШАБАК
"Замена человека с мировоззрением с Каплан другим человеком с похожим мировоззрением не решает проблему, а лишь увековечивает...
Израиль продал вооружений на рекордные 14,8 млрд долл
Экспорт оборонной продукции Израиля в 2024 году составил рекордные $14,8 млрд.
«Битуах Леуми» меняет схему оплаты за резервистскую службу: вы получите больше
"Битуах Леуми" изменяет систему оплаты компенсации за резервистскую...
5 ловушек в автостраховке, о которых не предупреждает реклама, — и как не попасть на тысячи шекелей, «экономя» пару сотен
Все базовые полисы автострахования...
Пошлины Трампа: последствия для Израиля
Надежда правительства Израиля на то, что отмена последних остававшихся пошлин на американскую сельхозпродукцию позволит избежать введения американских...
Израиль отменил все пошлины на импорт из США
Израиль отменил все таможенные пошлины на товары, импортируемые из США
Голосование зрителей на Евровидении заткнуло рот ненавистникам Израиля
Юваль Рафаэль поразила весь мир, заняв второе место на конкурсе Евровидение, который прошел в Базеле....
Празднуем День независимости в сердце страны: фестиваль в парке Нахаль Кане, Самария
В предстоящий День независимости (1 мая) Региональный совет Шомрон и Еврейский национальный фонд (ККЛ)...
Спилберг возглавил список богатейших селебрити от Forbes
Режиссер Стивен Спилберг возглавил список богатейших знаменитостей мира по версии журнала Forbes.
На Аллее славы Голливуда появилась звезда Галь Гадот
Израильская актриса Галь Гадот стала обладательницей именной звезды на Аллее славы в Голливуде.
13-го июля 2024 года, 6:10 вечера по времени НЙ. В этот момент раздались выстрелы в тогда еще кандидата в Президенты США… Многим тогда показалось, что эти выстрелы были направлены в адрес жителей США, и это оказалось горькой правдой нашего смутного времени…

Би-бип и Испанский стыд
Не так давно социалистическое испанское правительство, движимое пылом прогрессивистской...
Маша на розовом пони
Совсем неслучайно, когда в нашем мире случаются большие потрясения, в их кровавом свете предельно...
Как правильно купить квартиру в Израиле: пошаговая инструкция
Покупка квартиры в Израиле — это серьёзное финансовое решение. Ниже...
Иранский фейк: «Парния Аббаси»
Сейчас в интернете разгоняется информация о молодой иранской поэтессе Парнии Аббаси (#ParniaAbbasi) которая, якобы, погибла при израильском ударе...
Необходимо довести аятолл до отчаяния
"Перед лицом такого звериного, низкого коварства мы не имеем права попасться в ловушку."
Сегодня тысячи новых репатриантов в Израиле оказались в ситуации, к которой невозможно подготовиться заранее: переезд в другую страну, адаптация к новой культуре и языку — и всё это во время войны. Как справиться с тревогой, чувством одиночества и неопределённости? Как поддержать себя и своих детей в условиях стресса? Почему сравнение с прошлой жизнью может мешать адаптации, и что с этим делать? На эти вопросы отвечает клинический психолог Северного округа «Меухедет» Марк Шерман.

Организация «Маса» удостоена «Иерусалимской премии за вклад в единство еврейского народа»
В резиденции президента Израиля в Иерусалиме...
Празднуем Песах на иврите: что нужно знать новым репатриантам
Вы, конечно, знаете, что такое маца. А Агада? А херут? Если вы новый репатриант, вам пригодятся базовые...
Как сегодня работают частные ульпаны в Израиле?
В конце 2024 года многие новые репатрианты столкнулись с проблемой: Министерство алии и интеграции временно остановило программу «Ваучер» по изучению...
Образование для детей, волонтерство для родителей: новый проект «Масы» и НААЛЕ
Организация "Маса", основанная ЕА "Сохнут" и правительством Израиля, уже 21 год содействует участию молодежи из разных стран в...
Новым гендиректором организации «Маса» стал Меир Хольц
Генеральным директором программы «Маса» назначен г-н Меир Хольц. Хольц, до недавнего времени, занимал должность гендиректора организации...
Олимпийский пиар, или «Как победить Олимпиаду»
После утверждения России, что у них украли золотую медаль по художественной гимнастике, Ядида написал сатирический...
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...
Проверка Бузагло
"-Как дела, милые? — спросил входящий в зал человек. -Репетируем удивлённое выражение лица! — ответили многоуважаемые."