Первичная структура фибриллярных белков также высоко регулярна, периодична, — потому-то из нее и образуется обширная регулярная вторичная структура. Где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез.
Где хранится информация о структуре белка (89 фото)
А возможность синтезировать белки с желаемой структурой позволит ускорить разработку ферментов (ускорителей), с помощью которых можно, например, производить биотопливо и полностью разлагать пластмассовые отходы. Поэтому вся информация о белке хранится в ядре, а точнее только о первичной структуре, а уже первичной структурой опеределяется и дальнейшие свойства этого белка. Тегиструктура белка это, где хранится информация о структуре белка, кто открыл первичную структуру белка, для определения белка применяют в химии, какая структура молекулы белка определяется. Часть агрегированного белка поступает в центральную полость комплекса, где в результате гидролиза АТФ происходит изменение его структуры. Считалось, что распределение белков внутри бактериальной клетки определяется исключительно свойствами самих белковых молекул. Ученые из Израиля показали, что «адрес доставки» будущего белка закодирован уже в матричной РНК (мРНК). Часть агрегированного белка поступает в центральную полость комплекса, где в результате гидролиза АТФ происходит изменение его структуры.
Строение и функции белков. Денатурация белка
Такой отрезок транскриптон начинается промотором участок ДНК, куда присоединяется РНК-полимераза и откуда начинается транскрипция и заканчивается терминатором участок ДНК, содержащий сигнал окончания транскрипции. Транскриптон — это ген с точки зрения молекулярной биологии. Транскрипция, как и репликация, основана на способности азотистых оснований нуклеотидов к комплементарному связыванию. В процессе трансляции последовательность нуклеотидов ДНК переписывается на синтезирующуюся молекулу мРНК, которая выступает в качестве матрицы в процессе биосинтеза белка. Гены прокариот состоят только из кодирующих нуклеотидных последовательностей. Гены эукариот состоят из чередующихся кодирующих экзонов и не кодирующих интронов участков. После транскрипции участки мРНК, соответствующие интронам, удаляются в ходе сплайсинга, являющегося составной частью процессинга. Он включает два основных события: присоединение к концам мРНК коротких последовательностей нуклеотидов, обозначающих место начала и место конца трансляции; сплайсинг — удаление неинформативных последовательностей мРНК, соответствующих интронам ДНК.
В результате сплайсинга молекулярная масса мРНК уменьшается в 10 раз.
В этом случае однозначность присоединения кофактора определяется пространственной! Про ферменты написано конечно интересно, НО конкретные ферменты создавались в эволюции для выполнения катализа конкретных реакций, а не наоборот - появился фермент и с ним функция..... Ссылка на комментарий.
Эти материалы помогают наглядно представить и проанализировать данные, полученные в результате исследования. Также статьи могут содержать ссылки на другие исследования, проведенные в этой области, что позволяет ученым углубить свои знания и обобщить полученные результаты. Медицинские и научные статьи являются важным ресурсом для исследователей, аспирантов и студентов. Они позволяют получить актуальную информацию о принципах и методах исследования первичной структуры белка, ознакомиться с результатами предыдущих исследований и узнать о новых открытиях в этой области. Принципы исследования первичной структуры белка Основными принципами исследования первичной структуры белка являются: Клонирование и секвенирование генов, кодирующих белок. Этот метод позволяет получить информацию о последовательности аминокислотных остатков в белке. Этот метод позволяет определить массу аминокислотных остатков в белке.
Ферментативный анализ. При помощи ферментов можно разрезать белок на отдельные фрагменты, а затем определить их последовательность аминокислот. Пептидный картографирование. Этот метод позволяет определить положение конкретных аминокислотных остатков в белке.
Они обладают похожими аминокислотными последовательностями и обычно имеют схожие пространственные структуры. Поиск структурных аналогов может помочь понять, как определенные участки белка взаимодействуют с другими молекулами и какие функции они выполняют. Гомологи — это белки, которые имеют общего предка и соответственно схожую структуру и функции. Гомология белков часто связана с их генетическими последовательностями. Проанализировав гомологи, можно раскрыть эволюционные связи и определить консервативные аминокислоты, которые играют важную роль в структуре и функции белков.
Изучение структурных аналогов и гомологов белков является важным инструментом в биоинформатике и помогает в понимании функциональных особенностей белков и их роли в организме. Структурные предсказания и моделирование Одним из основных методов структурного предсказания является метод гомологического моделирования. Он основан на предположении, что два белка с схожими последовательностями аминокислот могут иметь схожую структуру. Для предсказания структуры применяются различные алгоритмы и программы, которые анализируют взаимодействие между атомами белка и прогнозируют его конформацию. Также используются базы данных с информацией о известных структурах белков, которые помогают в поиске сходства и моделировании новых структур. Результаты структурного предсказания и моделирования могут быть представлены в виде трехмерной модели белка. Это позволяет увидеть его структуру и взаимодействие с другими молекулами.
Содержание
- Машинное определение структуры белка: ключ к пониманию заболеваний и медицинским инновациям
- Найден ключ от замка жизни: биолог Северинов о главном прорыве года
- Этапы биосинтеза белка: транскрипция и трансляция
- Роль информации о первичной структуре белка
Смотрите также
- где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез -
- Подписка на дайджест
- Где вырабатывается белок в организме?
- Строение и функции белков. Денатурация белка - ОПИУМ
Важнейшее открытие за 50 лет: алгоритм DeepMind научили определять структуру белка
| Информация о структуре белков хранится в | Информация о первичной структуре белка может быть получена с помощью ПСХ-секвенирования путем секвенирования геномной ДНК. |
| Биосинтез белка. Генетический код и его свойства — Биология с Марией Семочкиной на | 1.в ДНК. зашифрована в последовательности четырёх азотистых оснований. попадать посредством отшнуровываний выпячиваний и выростов ядерной оболочки. рипция. |
| Где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез | А возможность синтезировать белки с желаемой структурой позволит ускорить разработку ферментов (ускорителей), с помощью которых можно, например, производить биотопливо и полностью разлагать пластмассовые отходы. |
| Биоинформатика: Определение и предсказание структуры белков – важные методы и применение | Первичная структура белка. Каждая белковая молекула в живом организме характеризуется определенной последовательностью аминокислот, которая задается последовательностью нуклеотидов в структуре гена, кодирующего данный белок. |
Биосинтез белка
Искусственный интеллект раскрыл структуру 200 миллионов белков Базу данных AlphaFold расширили до более 200 миллионов трехмерных структур белков Изображение: Deepmind. Об этом сообщается на официальном сайте организации.
На протяжении десятилетий исследователи использовали экспериментальные методы, такие как рентгеновская кристаллография и криоэлектронная микроскопия. Но такие методы могут быть трудоемкими и дорогостоящими, а некоторые белки не поддаются подобному анализу. DeepMind в 2020 году показала , как ее программное обеспечение может точно предсказывать структуру многих белков, используя только их последовательность, которая определяется ДНК. Исследователи работали над своей системой в течение десятилетий, и AlphaFold 2 отлично показала себя в рамках критической оценки прогнозирования структуры белка CASP, решив 50-летнюю проблему фолдинга или «сворачивания» белков.
Компания пообещала опубликовать документы с более подробной информацией и сделать программное обеспечение доступным для исследователей. Однако никаких подробностей о том, когда и как это произойдет, не последовало.
Укажите номера предложений, в которых они сделаны. Ответ 235 2. Найдите три ошибки в приведенном тексте «Реакции матричного типа». Ответ 367 3. Найдите три ошибки в приведенном тексте «Расшифровка генетического кода».
Разрушение структуры белка. Разрушение первичной структуры белка. Разрушение пептидных связей в белке. При разрушении первичной структуры белка. Свойства белка. Биологические свойства белков.
Свойства белков биология. Свойства белка биология. Структура молекулы ДНК, ген.. Строение клетки ДНК. Строение ДНК человека. Определить структуру молекулы ДНК.
Первичная структура белка аминокислоты. Структурное строение аминокислот. Химическое строение аминокислот. Белки и аминокислоты структура и функции. Первичная и вторичная структура белка. Строение белков.
Уровни структуры белка. ДНК строение и функции. ДНК строение структура функции. Строение и функции молекулы ДНК. Строение и функции дне. Функции рибосомальной РНК.
Типы структуры первичного белка. Первичная структура белка структура. Первичная структура белка характеризуется. Первинча яструктруа белка. Физико-химические свойства белков: ренатурация.. Физико-химические свойства белков Амфотерность.
Физико-химические свойства белков денатурация. Физико-химические свойства белков растворимость. Первичная структура закодированного белка. Кодирование наследственной информации. Принцип кодирования генетической информации. Кодирование и реализация биологической информации в клетке.
Структуры белка в организме человека. Белки строение функции структура свойства. Белки строение и функции в клетке. Состав структура и функция белок. Белок строение и функции. Белки строение свойства функции.
Белки состав строение свойства функции. Структура дезоксирибонуклеиновой кислоты ДНК.. Нуклеиновые кислоты строение ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота строение и функции. Строение ДНК репликация функции. Нативная структура белка это.
Натинативная структура Белуа. Нативная структура елка. Нативная структура белков. Белок биология строение. Строение белка кратко структуры. Строение белков аминокислоты.
Общее строение белков. Строение и роль белка в клетке. Биополимеры белки строение. Современные представления о структуре белков. Биополимеры белки и их структура. Биосинтез белка и нуклеиновых кислот генетический код.
Реализация генетической информации. Реализация генетической наследственной информации:.
Урок: «Биосинтез белка»
Как информация из ядра передаются в цитоплазму? DeepMind выпускает расширенную базу данных воссозданных ИИ структур всех известных белков, об этом объявила материнская компания Google Alphabet. Информация о первичной структуре белка содержится в его генетической.
Где хранится информация о первичной структуре белка
Как информация из ядра передаются в цитоплазму? Информация о первичной структуре белка хранится в. Наследственная информация о первичной структуре белка. Наследственная информация о строении белков хранится в молекулах ДНК, кото-рые входят в состав хромосом ядра. DeepMind выпускает расширенную базу данных воссозданных ИИ структур всех известных белков, об этом объявила материнская компания Google Alphabet. Информация о строении белков записана в отдельных участках ДНК – генах. Информация о первичной структуре белка хранится в. Наследственная информация о первичной структуре белка.
Где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез
Рассмотри алгоритм действий при решении задач на определение генетического кода. Первый триплет начинается с аденина А ищем его в первом горизонтальном столбце. Учитываем, что нуклеотиды ДНК расположены в таблице генетического кода в скобках. Второе основание тоже аденинА расположен во втором горизонтальном столбце. Третье основание — гуанин Г, расположен в последнем столбце таблицы генетического кода. На пересечении столбцов мы находим необходимую аминокислоту — Фен, используя таблицу сокращений аминокислот, узнаем, что это фенилаланин. Таким же способом определяем аминокислоты ещё для трех триплетов. Тогда у нас получилась следующая последовательность аминокислот: Фен — Глу — Тре — Вал. Соответственно, из данного отрезка молекулы ДНК образуется белок, состоящий из полученной последовательности аминокислот. Биосинтез белка сложный, многоступенчатый процесс, который рассмотрим в следующем пункте.
Биосинтез белка Структура любого белка зашифрована в ДНК, которая не участвует в его биосинтезе. Данная молекула работает лишь матрицей для создания иРНК. Впервые в живых организмах мы сталкиваемся с реакциями матричного синтеза. Для неживой природы такие процессы не характерны. Такие реакции происходят очень быстро и точно. Рассмотрим их на примере сборки белковой молекулы. Биосинтез белка происходит на рибосомах, пребывающих в большей степени в цитоплазме. Значит, с целью передачи генетической информации с ДНК к зоне формирования белка требуется проводник. В качестве его выступает иРНК.
Биосинтез белка включает в себя два последовательных этапа. Остановимся подробнее на каждой из этих стадий - транскрипции и трансляции белка. Непосредственно образованию белка предшествует матричный синтез иРНК, который именуется транскрипция. Подробно описан данный принцип в 5 уроке "Химический состав клетки". Процесс транскрипции белка совершается никак не на целой молекуле ДНК, а только на небольшой ее зоне. Активная роль здесь отводится ферменту РНК-полимераза, которая способствует формированию РНК и распознает «знаки препинания».
В А-участок заходит третья тРНК, и образуется пептидная связь между второй и третьей аминокислотами. Синтез полипептида идет от N-конца к С-концу, то есть пептидная связь образуется между карбоксильной группой первой и аминогруппой второй аминокислоты.
Скорость передвижения рибосомы по иРНК — 5—6 триплетов в секунду, на синтез белковой молекулы, состоящей из сотен аминокислотных остатков, клетке требуется несколько минут. Происходит диссоциация, разъединение субъединиц рибосомы. Процесс трансляции шаг 1 Рис. Процесс трансляции шаг 2 Рис. Процесс трансляции шаг 3 Рис. Процесс трансляции шаг 4 Рис. Биосинтез белка общая схема Так постепенно наращивается белковая цепочка, в которой аминокислоты располагаются в строгом соответствии с локализацией кодирующих их триплетов в молекуле иРНК. Синтез полипептидных цепей белков по матрице иРНК называется трансляцией рис.
В клетках растительных и животных организмов белки непрерывно обновляются.
Первичная структура белков биохимия. Первичная структура белков связи. Что такое обратимая денатурация структура белка. Необратимая денатурация белка. Обратимся детанатурация.
Необратимая денатурация белков. Состав белков биохимия кратко. Белки биохимия строение. Строение белковой молекулы первичная вторичная. Разрушение вторичной структуры и разворачивание полипептидной цепи. Структура белковой молекулы полипептидной цепи.
Конфигурация полипептидных цепей это. B структура полипептидной цепи. Первичная вторичная четвертичная структура белка. Первичная вторичная и третичная структура нуклеиновых кислот. Третичная структура белка биополимер. Белки биополимеры мономерами.
Строение мономера белковой структуры.. Биополимеры белки строение функции. Строение и репликация ДНК. Первичная структура белков. Строение белков. Структуры белка.
Белки биология. Белок структура. Вторичная третичная и четвертичная структура белка. Образование первичной структуры белка уровень организации. Строение мембраны белки. Белки в составе мембран.
Пронизывающие белки мембраны. Виды белков в мембране. Первичная структура белка первичная структура белка. Хим связи первичной структуры белка. Роль транспортной РНК В клетке эукариот. Какова роль транспортной РНК.
Какова роль транспортной рек. Первичный уровень структурной организации белковой молекулы. Уровни организации белковой молекулы таблица 10 класс. Биология уровни организации белковых молекул. Связи в первичной вторичной третичной и четвертичной структуре белка. Первичная структура белка это в биологии.
Первичная структура белков рисунок. Формы белков. Значение РНК. Значимость РНК. И РНК считывает информацию:. Схема первичной структуры белковой молекулы.
Уровни организации белков схема. Структура молекулы белка первичная вторичная третичная четвертичная. Пространственная конфигурация белковой молекулы.
Благодаря генным банкам данных и свободному доступу к генетической информации, исследователи по всему миру могут изучать гены, их функцию и взаимодействие, что способствует развитию науки и медицины.
Электронные репозитории Электронные репозитории представляют собой веб-платформы, разработанные для хранения и обмена информацией о первичной структуре белков. Они позволяют ученым обмениваться данными и получать доступ к хранилищу структур, созданных другими учеными. PDB является центральным репозиторием данных о трехмерной структуре белков, полученных с помощью различных экспериментальных методов, таких как рентгеноструктурный анализ и ядерное магнитное резонансное исследование. PDB предоставляет ученым доступ к более чем 150 000 структур белков, а также инструменты для их анализа и визуализации.
Другим примером электронного репозитория является UniProt. UniProt объединяет информацию о последовательности, аннотации и 3D-структурах белков, собранную из различных источников. В UniProt ученым доступны данные о миллионах белков и связанные с ними биологические аннотации. Электронные репозитории играют ключевую роль в исследованиях в области белкойной биоинформатики и структурной биологии.
Они позволяют ученым обмениваться исследовательскими данными, улучшить взаимодействие между научными группами и повысить эффективность научных исследований. В заключении, электронные репозитории являются ценным инструментом для хранения и обмена информацией о первичной структуре белков. Они позволяют ученым быстро получить доступ к большому количеству данных и использовать их в своих исследованиях. Благодаря таким платформам, исследования в области белковой структуры и функции могут продвигаться вперед, способствуя развитию науки и медицины.
Биоинформационные ресурсы В настоящее время существует множество биоинформационных ресурсов, которые играют важную роль в хранении информации о первичной структуре белков. Эти ресурсы предоставляют доступ к базам данных и инструментам, которые помогают в анализе и интерпретации биологических данных. Одним из наиболее популярных ресурсов является база данных UniProt, которая содержит информацию о белках, их последовательности и функциональных свойствах. Ресурс также предлагает инструменты для анализа белковых последовательностей и предсказания их функций.
PDB предоставляет доступ к 3D-структурам белков, полученных с помощью методов рентгеноструктурного анализа и ядерного магнитного резонанса.
Биосинтез белка и генетический код: транскрипция и трансляция белка
Таким образом, ДНК-секвенирование является современным и мощным инструментом для получения информации о первичной структуре белка, молекуле ДНК и геномах. Вместе с развитием технологий секвенирования оно позволяет расширять наши знания о живых организмах и применять их в практике медицины и научных исследований. ПСХ-секвенирование Основным преимуществом ПСХ-секвенирования является его высокая скорость и высокая производительность. Он позволяет генерировать большое количество коротких прочтений ДНК за короткое время. Кроме того, этот метод позволяет секвенировать целые геномы, включая генетические вариации и мутации. Информация о первичной структуре белка может быть получена с помощью ПСХ-секвенирования путем секвенирования геномной ДНК. После получения нуклеотидных последовательностей гена, они могут быть переведены в аминокислотные последовательности, используя кодонную таблицу. Это позволяет определить аминокислотную последовательность белка и его первичную структуру. Таким образом, ПСХ-секвенирование является мощным инструментом для исследования геномов и получения информации о первичной структуре белков на основе их генетического кода.
Метагеномное секвенирование Главной особенностью метагеномного секвенирования является возможность исследования всех микроорганизмов, находящихся в образце, включая бактерии, вирусы, грибы и др. Это делает метод особенно полезным при изучении микробиомов, то есть сообщества микроорганизмов, обитающих в определенной экосистеме, например, в почве или в кишечнике животных. Метагеномное секвенирование проводится с использованием специальных методов и технологий. Сначала из образцов извлекается метагеномная ДНК, то есть смесь генетического материала всех присутствующих в образце организмов. Затем происходит секвенирование этой смеси ДНК, что позволяет получить огромное количество генетической информации. Полученные данные анализируются с использованием специальных программного обеспечения и баз данных. С помощью биоинформатических методов и алгоритмов, исследователи могут определить, какие гены присутствуют в образце, и какие функции эти гены выполняют. Метагеномное секвенирование является мощным инструментом для изучения биологического разнообразия, позволяет исследовать неизвестные организмы и выявлять новые гены.
Этот метод широко применяется в различных областях, включая науку о пище, медицину, экологию и биотехнологию. Биоинформатика и анализ ДНК-последовательностей ДНК-последовательности представляют собой уникальные последовательности нуклеотидов, определяющие генетическую информацию организма. Биоинформатика предоставляет мощные инструменты для анализа этих последовательностей и извлечения полезной информации.
Пример 2 Если взять аминокислоту тирозин, то она кодируется при помощи двух триплетов. Предполагается, что они выступают в качестве стоп-сигналов, благодаря которым происходит разделение генов в молекуле ДНК. Определение 3 Ген — участок молекулы ДНК, для которого свойственна определенная последовательность нуклеотидов. Ген определяет синтез одной полипептидной цепи.
Он един для всех живых организмов, включая бактерий и человека. Все организмы содержат одинаковые 20 аминокислот, кодируемые одними и теми же триплетами. Этапы биосинтеза белка: транскрипция и трансляция Транскрипция белка Этапы биосинтеза белка основаны на двух процессах: транскрипции и трансляции. Самый популярный вопрос в рамках этой темы — где происходит синтез белка. И только потом разбираются с этапами синтеза белка и схемой биосинтеза белка. Любая белковая молекула имеет структуру, закодированную в ДНК. В ее синтезе эта ДНК не принимает непосредственного участия.
Роль белковой молекулы — роль матрицы для синтеза РНК. Далее охарактеризуем функции различных видов РНК в биосинтезе белка. Где и как происходит биосинтез белка? Синтез белка происходит в, а точнее, синтез белка происходит на рибосомах — в основном они размещаются в цитоплазме. Поэтому, чтобы генетическая информация из ДНК передалась к месту, где белок синтезируется, необходим посредник. Роль такого посредника играет иРНК. Первый этап биосинтеза белка — транскрипция.
Определение 4 Транскрипция переписывание — процесс синтеза молекулы иРНК на одной цепи молекулы ДНК, в основе которого лежит принцип комплементарности. Биосинтез белка происходит в рибосомах — с этим мы разобрались. Где происходит транскрипция?
Параметры этих взаимодействий очень простых, надо отметить как раз и называются силовым полем и определяют поведение системы при моделировании.
Электронные эффекты, такие как поляризуемость атомов, перенос электрона, образование и разрыв химических связей, а также кооперативные гидрофобные взаимодействия смоделированы в этом подходе быть не могут. Фолдинг «из первых принципов» Необходимо сразу отметить, что термин «ab initio фолдинг», часто применяемый для обозначения методов компьютерного предсказания структуры белка без использования структурных данных о других белках, не имеет отношения к тому ab initio, которое бытует в квантовой химии. Квантово-химический термин ab initio лат. Однако все вычисления, как правило, производятся в эмпирических силовых полях, описывающих парные взаимодействия в классической системе частиц, представляющей молекулу белка.
Сами же эти силовые поля в неявном виде включают данные о структуре молекул не обязательно белковых — такие как парциальные заряды и массу атомов, а также длины и углы валентных связей, — и к квантово-механическим методам отношения не имеют. Поэтому целесообразно будет в дальнейшем использовать термин «de novo фолдинг» лат. Наиболее «физически корректные» подходы из этой группы заключаются в основном в расчётах МД для моделирования процесса и результата фолдинга см. В остальных же случаях — тоже, впрочем, относящихся к маленьким белкам не более 150 аминокислотных остатков , — прибегают к дополнительным приближениям с целью уменьшить вычислительную сложность расчёта.
Для увеличения вычислительной эффективности, в de novo подходах часто используются упрощённые модели представления белка — отдельные аминокислотные остатки, присутствующие в модели, представлены не так подробно, как в «полноатомных» подходах: вся боковая цепь моделируется лишь одним-двумя центрами «псевдоатомами». Так, например, боковая цепь триптофана содержит 16 атомов, а в упрощённом виде их может быть всего два-три и только один — для менее объемных остатков. De novo фолдинг проводится в специальном силовом поле также упрощённом по сравнению, например, с используемыми в МД , оценивая огромное количество вариантов укладки сворачиваемой молекулы по значению потенциальной энергии. Идентификация конформации, значительно с «зазором» более «низкой» по потенциальной энергии, чем остальные, может служить признаком конца поиска — аналогично тому, как нативная конформация с некоторым отрывом отстоит от несвёрнутых промежуточных состояний.
Конечно, кроме корректной функции потенциальной энергии, требуется преодолеть «комбинаторный взрыв», создаваемый парадоксом Левинталя. Очевидно, что перебрать все конформации, чтобы выбрать самую низкую по энергии, невозможно, а из-за слабого понимания механизмов сворачивания белка повторить тот «кратчайший путь», который ведёт к нативной структуре, на компьютере пока не удаётся. Чтобы как-то приблизиться к природному механизму сворачивания, исследователи пытаются выделить в последовательности моделируемого белка структурно консервативные фрагменты аналогичные тем, что в природе сворачиваются первыми и в дальнейшем уже остаются неизменными и как бы «собирают мозаику» из этих фрагментов. Эта процедура, тоже чрезвычайно ресурсоёмкая всё равно требуется перебрать астрономическое число вариантов!
Рисунок 1. De novo фолдинг: предсказание пространственной структуры небольших белков. Программа Rosetta генерирует ансамбль моделей, получающихся после «сборки» структурно-консервативных фрагментов молекулы в специализированном силовом поле. Короткие 4—10 аминокислотных остатков фрагменты последовательности моделируемого белка выступают «зародышами» структуры будущей модели причём в разных моделях они различаются и «перекрываются» , а конформацию этим фрагментам «назначают», используя конформации гомологичных фрагментов из белков с уже известной структурой.
В этом смысле, de novo не является моделированием «заново» в полном смысле слова, но «заимствование» локальных структурных фрагментов такой небольшой длины в данном случае не считается использованием структуры белков-гомологов целиком. Сверху на рисунке показаны наложенные экспериментальная структура белка Hox-B1 красным и соответствующая низкоэнергетическая структура, предсказанная программой Rosetta синим. Видно практически идеальное совпадение конформаций ароматических остатков в центральной области белка. Внизу показана зависимость энергий моделей из полученного в расчёте ансамбля от среднеквадратичного отклонения СКО моделей от нативной структуры.
Синим цветом показаны модели, сгенерированные из нативной структуры в качестве «контроля» и естественно получившиеся очень близкими к ней по значению СКО , чёрным — модели, созданные в процессе предсказания. Красной стрелкой отмечена модель, структура которой дана сверху. Этот факт иллюстрирует не очень высокую надёжность предсказаний в практических применениях — потому что в реальных задачах, когда предсказываемая структура действительно неизвестна, сравнивать СКО модели будет уже не с чем — руководствоваться придётся только значениями энергии. Разрабатываемая ими программа Rosetta уже неоднократно показывала себя с хорошей стороны в предсказании структуры белков небольшой длины рис.
Похожий подход используется в программе TASSER [15] , где короткие структурные фрагменты «собираются» в специализированном силовом поле, а результат модель, предположительно близкая к нативной выбирается из ансамбля предсказаний с помощью идентификации наиболее плотного структурного кластера — являющегося, по мнению исследователей, «гнездом» физически реалистичных моделей. Конечно, все эти мощности пошли не только на предсказание одной структуры — в исследование был включен не один белок. Эта ресурсоёмкость лишний раз подчёркивает, что понимание механизмов фолдинга находится не на высоте: способ направленно двигаться в сторону нативной структуры, не перебирая множества нереалистичных вариантов, пока не найден. Да и функции оценки потенциальной энергии часто дают промашки: ведь на одно удачное предсказание, становящееся поводом к публикации в одном из ведущих журналов [13—17] , приходится множество неудачных попыток!..
Но и для предсказаний с не очень высокой точностью находится своё применение: ведь упомянутые алгоритмы могут не только предсказывать структуру «с нуля», но и оптимизировать модель, если в качестве отправной точки задать экспериментальную структуру, требующую уточнения — например, ЯМР-модель или данные из криоэлектронной микроскопии. Кроме того, предсказание структуры всех белков подряд из какого-нибудь организма может помочь идентифицировать белки с ещё неизвестным типом укладки — чтобы экспериментаторы могли сконцентрироваться именно на них и «расшифровать» строение ещё одного структурного семейства. Итак, методики de novo фолдинга для небольших белков уже достигли определённой зрелости [17] , а возможность создать белок с не встречающимся в природе типом укладки «с нуля» [18] дополнительно подчёркивает потенциал этой области — ведь свернуться способна далеко не каждая последовательность! И тут на помощь приходит сама Природа — ведь белки не независимы друг от друга, и между ними есть «родственные» отношения!
Предсказание структуры белков, использующее эти отношения, называется сопоставительным моделированием, или моделированием на основании гомологии. Сопоставительное моделирование «Вселенная» белков велика как уже было сказано, на сегодняшний день известно уже более пяти миллионов белков, идентифицированных в геномах множества организмов , но не безгранична. Многие белки имеют типичные мотивы пространственной организации — то есть, принадлежат к различным семействам, образуя «родственные» группы. И, хотя «новый» белок приобретает другую функцию, а его последовательность понемногу эволюционирует и меняется, пространственная структура его остаётся до какого-то момента достаточно консервативной [20]!
Каждая из них тесно связана с определенной формой белка, которую он принимает в процессе фолдинга цепочек аминокислот. Инструкция по сворачиванию белка в наиболее эффективную форму содержится в первоначальной одномерной структуре аминокислоты. Однако распутать трехмерную структуру крайне сложно, потому что количество возможных конфигураций зашкаливает. Обычно биологи действуют экспериментальным путем, используя очень дорогие и трудоемкие методы. А теперь эта база пополнилась всеми белками, которые существуют почти в каждом организме на Земле, геном которого был секвенирован. Это свыше 200 млн структур, сообщает ZME Science.
Найден ключ от замка жизни: биолог Северинов о главном прорыве года
Однако, из трехмерной структуры можно получить информацию о первичной структуре белка путем извлечения последовательности аминокислот из координат атомов. Информацию о первичной структуре белка можно получить непосредственно из генетической последовательности ДНК или РНК, которая кодирует данный белок. Именно в молекуле ДНК хранится информация о первичной структуре молекулы белка. Где хранится наследственная информация о первичной структуре белка?