Белки – это крошечные труженики жизни, выполняющие удивительное множество задач в каждом живом организме. Их сложные трехмерные формы определяют их функцию – белок может транспортировать молекулы через клеточные мембраны, защищать от вторженцев или даже ремонтировать поврежденную ДНК. Разгадка того, как эти цепи аминокислот складываются в эти изящные структуры, являлась центральной задачей биологии на протяжении десятилетий.
Тем не менее, несмотря на значительный прогресс, многие тайны складывания белков остаются неразрешенными. 🤯 Точные компьютерные моделирования жизненно важны для понимания этого процесса, но существующие модели сталкиваются с проблемой сложности. Они работают на атомном уровне, требуя огромных вычислительных ресурсов, что часто делает симуляцию реалистичного складывания белков невозможной. Это ограничение усугубляется тем фактом, что мы знаем структуры примерно только 40% человеческих белков – это огромная пропасть в наших биологических знаниях.
Теперь исследователи Йельского университета разработали прорывное решение: поистине упрощенные компьютерные модели, которые передают основные характеристики белков без громоздкости атомных симуляций. Эти «грубоволокнистые» модели представляют группы атомов как единые блоки, резко сокращая вычислительные затраты при одновременном сохранении важной структурной информации.
Команда тщательно проверила эти упрощенные модели на имеющихся данных от тысяч белков, сравнив их прогнозы с реальными структурами и распределениями плотности. Они обнаружили, что удивительно простые представления – единый шар для каждой аминокислоты – эффективно передавали основные структурные характеристики, необходимые для понимания складывания белков.
Этот прорыв означает, что исследователи наконец могут симулировать складку подавляющего большинства белков, структуры которых до сих пор неизвестны. 🔓 Это открывает новые возможности в области поиска лекарств и исследования заболеваний. Неправильно сложенные белки связаны со множеством болезней, и более глубокое понимание того, как они складываются, может проложить путь к инновационным терапиям, направленным на устранение этих ошибок в самом их корне.
«Благодаря этой грубоволокнистой модели белка мы сможем сложить 60% белков с неизвестными структурами», — объясняет Кори О’Херн, профессор механической инженерии и главный автор исследования, опубликованного в Physical Review E. Эта упрощенная модель позволяет исследователям решать ранее неразрешимую задачу, приближая нас к разгадке секретов этих фундаментальных биологических машин.
