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
20.11.2024

Инцидент в Кейсарии: подозреваемые заранее планировали акцию

Согласно опубликованной информации, подозреваемые тщательно готовились к совершению действия.
Израиль
20.11.2024

Нетаниягу пообещал по 5 млн долл за освобождённого заложника

«Тем, кто хочет выбраться из этого лабиринта, я говорю: каждому, кто приведет к нам заложника, мы предоставим безопасный выход. И ему,...
В мире
В мире
20.11.2024

Лидер «Хизбаллы» обещает нанести удар по центральному Тель-Авиву

Лидер «Хизбаллы» обещает нанести удар по центральному Тель-Авиву в ответ на убийство Мохаммеда...
В мире
20.11.2024

Аргентина вывела миротворцев из Ливана

Аргентина отозвала своих военных, состоявших в миротворческой миссии ООН в Ливане
В мире
20.11.2024

Главный центр обстрелов Гуш-Дана и Хайфы перемещен в Тир

Из этого района боевики «Хизбаллы» запускают ракеты в сторону...
В мире
19.11.2024

В Варшаве осквернили памятник героям еврейского гетто

Посол Израиля в Польше Яков Ливне призвал власти страны осудить антисемитов,...
В мире
18.11.2024

Мэр Амстердама: «Называть это погромом — израильская пропаганда»

"Они используют это, чтобы дискредитировать марокканское меньшинство...
Бизнес
Бизнес
15.07.2024

Google обсуждает покупку израильского стартапа за 23 млрд долл

Google ведет переговоры о приобретении израильского стартапа в сфере кибербезопасности Wiz.
Бизнес
9.07.2024

IAI сообщила о сделке с иностранным клиентом на 1 млрд долл

Данная сделка - одна из крупнейших в истории концерна, хотя и не самая крупная.
Бизнес
25.06.2024

Платить меньше за электроэнергию теперь можно с НОТ

В минувшем месяце начал свою работу HOT energy – новый бренд и подразделение группы НОТ, которое занимается...
Бизнес
25.04.2024

NVIDIA купила два израильских стартапа

NVIDIA приобрела израильского создателя ПО для технологий ИИ, компанию Run:AI, и другой израильский стартап, работающий...
Бизнес
18.09.2023

Сэм Олтман признан самым влиятельным евреем

Глава компании OpenAI, разработавшей ChatGPT, Сэм Олтман, признан самым влиятельным евреем мира по версии...
Наука и технологии
Наука и технологии
9.09.2024

Израильские ученые разработали прочный, пластичный и съедобный пластик

Разработанный израильскими учеными новый материал не только прочен, но и съедобен и разлагается бактериями....
Наука и технологии
11.08.2024

Израильский стартап создает цифровую модель человеческого тела

Израильская компания CytoReason создает вычислительные модели заболеваний человека для разработки методов лечения и проверки...
Наука и технологии
23.07.2024

Улыбайтесь, это полезно для сердца: мозг помогает лечению инфарктов

Ученые из Хайфского Техниона показали, что активация системы вознаграждения мозга может ускорить...
Медицина
Медицина
12.11.2024

В бою на севере сектора Газы погибли четверо израильских солдат

В бою на севере сектора Газы погибли четверо израильских военнослужащих.
Медицина
28.10.2024

В больнице умер майор Гай Яаков Незри, получивший ранения в Газе

В больнице от ран, полученных 19 октября в бою на севере сектора Газы, умер майор Гай Яаков Незри.
Медицина
14.08.2024

Помощь инвалидам ЦАХАЛа с черепно-мозговыми травмами

В этом центре раненые солдаты находят не только профессиональную поддержку и интересные...
Медицина
15.07.2024

В Израиле удвоилось число жертв вируса Западного Нила

Вирус Западного Нила диагностировали уже у 440 израильтян. Зафиксировано 32 летальных...
Медицина
9.07.2024

От лихорадки Западного Нила в Израиле умерли 15 человек

Медики советуют избегать нахождения близ стоячих водоемов...
Деньги
Деньги
21.08.2024

JPMorgan снизил прогноз израильской экономики

Американский инвестиционный банк JPMorgan опубликовал пересмотренный прогноз для израильской экономики.
Деньги
13.08.2024

Агентство Fitch понизило кредитный рейтинг Израиля

Fitch Ratings объявило этой ночью о понижении кредитного рейтинга Израиля.
Деньги
25.06.2024

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 воспользоваться самым значительным...
Деньги
1.05.2024

Что и на сколько подорожало в Израиле 1 мая

После завершения праздника покупателей ждет и необъявленное подорожание различной продукции в виде отмены скидок.
Культура
Культура
23.09.2024

Мы снова будем танцевать

Документировать и творчески переосмысливать события 7 октября 2023 года израильские деятели искусств начали практически сразу. В преддверии...
Культура
9.09.2024

Делай добро и дари его близким

В центре реабилитации для солдат ЦАХАЛа пройдёт ярмарка изделий ручной работы в преддверии Рош а-Шана
Культура
8.07.2024

Умер продюсер «Титаника» и «Аватара» Джон Ландау

В возрасте 63 лет скончался продюсер Джон Ландау, лауреат премии «Оскар» за фильм «Титаник»,...
Культура
23.06.2024

Новые израильские сериалы

Компания НОТ постоянно знакомит своих зрителей с оригинальной израильской кино- и телепродукцией самых разных жанров. На...
Культура
14.06.2024

Создатели «Фауды» снимут фильм о 7 октября

«Отцы» известного на весь мир израильского сериала «Фауда» Лиор Раз и Ави Иссахаров снимут художественный...
Публицистика
Публицистика
19.11.2024
 Юрий Моор

Ганц — угроза Израилю

Ладно, к методам Картеля СМИ, который передергивает, раздувает, умалчивает – мы уже привыкли. Беспокоит...
Публицистика
19.11.2024
 Сурен Карапетов

Пора остановить нацизм!

Почему Турция до сих пор продолжает жить по нацистской идеологии пантюркизма?...
Публицистика
17.11.2024
 Михаил Лобовиков

У тех и у других цель одна

"Одни стреляют ракетами по синагогам, другие - осветительными...
Публицистика
17.11.2024
 Александр Непомнящий

Братки «Хизбаллы» по оружию

"Нет, это были не ударные беспилотники иранских...
Репатриация
Репатриация
28.08.2024

Как сегодня учат иврит в ульпанах

Один из ключевых факторов интеграции в Израиле – это, конечно же, знание иврита. Чем быстрее вы выучите язык, тем легче и быстрее...
Репатриация
27.08.2024

Война не остановила репатриантов

После нападения террористов ХАМАСа на Израиль в октябре прошлого года в еврейское государство прибыло 29 тыс. репатриантов....
Репатриация
25.06.2024

«Маса-Учителя» подводит итоги самого сложного учебного года за всю историю программы

Во вторник, 25 июня, состоялась церемония завершения программы "Маса-Учителя", в рамках которой...
Репатриация
19.05.2024

Сотни мероприятий, десятки проектов, 180 пар: «Мидраше Ционит» исполняется 25 лет

«Мидраша Ционит» - еврейская международная организация была основана Шломо Нееманом, бывшим главой Совета...
Репатриация
1.05.2024

120 врачей-репатриантов интегрируются в израильскую систему здравоохранения

В этом году в программе приняло участие 120 врачей, которые, несмотря на ситуацию в сфере безопасности, приехали...
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...