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:

«Сегодня я понимаю: мы отдали Гуш-Катиф, потому что сказали — им нужно место для жизни. Но каждый раз, когда мы отдавали землю, они становились ближе, чтобы им легче было убивать нас.»

Останки похищенного Илана Вайса из Беэри возвращены из Газы в Израиль
Останки Илана Вайса, убитого и похищенного террористами из кибуца Беэри в "черную...
Суд запретил забастовку учителей и подтвердил начало учебного года
Попытка использовать угрозу забастовки как инструмент давления на власти...
ЦАХАЛ: в Газе был уничтожен руководитель «аппарата безопасности» ХАМАСа
В секторе Газы ликвидирован Махмуд аль-Асуд, командовавший "аппаратом безопасности" ХАМАСа на западе Газы.
Шестеро из убитых в результате атаки на больницу Насер были террористами
Начальник Генштаба: шестеро из убитых были террористами, один из которых участвовал в проникновении...
Саар: Левые правительства не могут навязать нам палестинское государство
"Израиль не может этого допустить. Для нас это было бы самоубийством"
Вторая женщина обвинила прокурора МУС в домогательствах
Вторая женщина обвинила главного прокурора МУС Карима Хана, пытавшегося арестовать Биньямина Нетаниягу,...
СМИ: Израиль высадил десант под Дамаском
Сообщений о столкновениях между израильскими и сирийскими военными в ходе операции не поступало.
Стрелок из Миннеаполиса был антисемитом
Стрелок из Миннеаполиса размещал на видеохостингах ролики, содержащие антисемитские и антиизраильские послания.
Педро Альмодовар призвал Испанию разорвать отношения с Израилем
Испанский режиссер Педро Альмодовар призвал Мадрид разорвать дипломатические и торговые...
Норвежский фонд благосостояния выводит инвестиции из крупнейших банков Израиля
"в связи с неприемлемым риском того, что эти компании будут способствовать серьезным нарушениям прав человека...
Elbit Systems стала самой дорогой компанией Израиля
Оборонный концерн Elbit Systems стал самой дорогой израильской компанией, зарегистрированной на Уолл-стрит....
В мае израильские стартапы привлекли 550 млн долл
Израильский технологический сектор продолжает демонстрировать устойчивость и привлекательность...
Брин покупает израильскую компанию Wiz за 32 млрд долл
Компания Alphabet, управляющая Google покупает израильский стартап Wiz, работающий в сфере кибербезопасности, за $32 млрд.
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...
Завершена серия испытаний системы ПРО «Праща Давида»
Израильское управление противоракетной обороны и концерн "Рафаэль" завершили серию испытаний системы...
Марсианские ледники оказались практически чистым льдом. Израильское исследование
Исследование израильских ученых меняет взгляд на прошлое планеты и...
Израильские учёные подслушали «разговоры» растений
Это открытие позволяет предположить существование невидимой экосистемы.
Израильские физики разработали метод обнаружения темной материи с помощью ядерных часов
Почти столетие ученые безуспешно пытаются обнаружить темную материю различными способами...
Из Флориды запущен в космос израильский спутник связи «Дрор-1»
Израильский спутник связи "Дрор-1" запущен в космос с мыса Канаверал, штат Флорида (США).
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
Фильм «Малахи» — лауреат первой премии Иерусалимского кинофестиваля
Документальный фильм «Малахи», снятый режиссерами Идо Багатом и Ноамом Демским — жителем Гуш-Эциона,...
День освобождения Иерусалима и Шомрона: впервые представлены редкие фотографии после Шестидневной войны
В Центре наследия Алон Морэ откроется новая выставка, приуроченная к Дню освобождения Иерусалима...
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)...
"Израиль находится под беспрецедентным давлением со стороны всех, кому мешает наше существование. Устраивать в этот момент "забастовку" - означает в первую очередь выслужиться, "прогнуться" перед ними всеми. Тщательно и глубоко лизнуть, виляя хвостом, тем, кто заставляет нас сегодня капитулировать."

Униженные и оскорблённые
Довелось мне днями почитать кое-что о событиях китайской культурной...
Две стратегии и одна цена
Это на словах они за «любую цену». А на деле — зависают, как старый...
Полгода Дональда-Миротворца: итоги
Пришло время для небольшого подведения итогов первых шести месяцев Дональда-Миротворца...
«Этический» императив
В Сиднее прошёл крупнейший марш "за Палестину", в коем приняли участие...
Рим и Иерусалим. Время выбора
Почти две тысячи лет назад на Ближнем Востоке завершилась...
Репатриация в условиях войны: психологическая поддержка новых репатриантов
Сегодня тысячи новых репатриантов в Израиле оказались в ситуации,...
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 слова и фразы на иврите, связанные с...
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...
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."