Ученые совершили значительный прорыв в дизайне и построении белковых наноструктур с определенной геометрией и беспрецедентной точностью. Новый подход может открыть путь к широкому спектру протеиновых наноматериалов с предопределенной архитектурой для применения в таких областях как разработка вакцин и направленная доставка лекарственных средств.
Ученые Вашингтонского университета в Сиэтле и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (оба США), основываясь на результатах компьютерного моделирования, создали две белковые архитектуры: одна — куб, состоящий из 24 отдельных структурных блоков, и другая — тетраэдр, состоящий из 12 блоков. Ученые использовали компьютерное моделирования для того чтобы найти такие комбинации пептидных тримеров (8 в одном случае и 4 в другом) и их взаимное расположение в архитектурах куба и тетраэдра, при которых была бы возможной самосборка желаемых симметричных архитектур. Одним из критериев симуляции была выбрана возможность достижения наименьшей энергии протеин-протеинового взаимодействия. Для наиболее многообещающих комбинаций был проделан более детальный анализ аминокислотных последовательностей, для которых тирмеры могли бы способствовать увеличению вероятности образования более прочных протеиновых интерфейсов.
Сотни тысяч вариантов направлений дизайна было перебрано компьютером, используя 271 начальную комбинацию протеинов в строительных блоках. Всего было отобрано 40 вариантов пептидного дизайна, которые затем решено было протестировать экспериментальным путем, синтезировав необходимые белковые последовательности по средством генетически измененных бактерий. Затем, полученные протеины были очищены и смешаны вместе. В двух и только в двух случаях наблюдалось протекание процесса самосборки одного протеинового куба и одного такого же тетраэдра.
Таким образом, в своей работе, детали которой описаны сразу в двух статьях журнала Science (, статья 2),авторы не только предложили общий расчетный метод для дизайна белковых структур с заданной геометрией на наноуровне, но и сами синтезировали два белковых каркаса подходящих для транспортировки лекарственных средств. Удручает только слишком низкий выход теоретической модели предложенной авторами работы — лишь 2 из 40 теоретически предсказанных пептидных структур.
Комментариев нет:
Отправить комментарий