• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
745
Рубрика: Науки о жизни
Раздел: Биология

Архитекторы молекул

Сегодня ученые всерьез озабочены поиском способов, которые бы позволили человеку полностью использовать отмеренный ему природой срок существования. При этом само по себе долголетие не может быть самоцелью – все мы хотим пройти по жизни активными, в здравом уме и твердой памяти. Однако по мере роста средней продолжительности жизни человечеству приходится бороться не только с наследственными и инфекционными болезнями, но и с целым букетом «болезней старения», связаным с метаболическими поломками в организме. Шансов найти в ближайшем будущем заветный «философский камень» немного, поэтому сегодня нам нужно делать акцент на улучшение качества жизни. Среди глобальных задач, стоящих перед наукой, – создание универсальных вакцин нового поколения для борьбы с потенциально смертельными инфекциями, подобными лихорадке Эбола; разработка персонализированных средств иммунотерапии рака и раскрытие механизмов возрастных нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера… Во всех этих случаях на помощь приходят технологии структурной биоинформатики и компьютерного моделирования, ставшие мощным аналитическим и предсказательным инструментом современной молекулярной биологии

Структурная биоинформатика, как это ясно из названия, подразумевает разработку алгоритмов и программ для предсказания и анализа пространственной структуры биополимеров, таких как белки, ДНК и РНК. Подобные работы в приложении к белкам начались еще в 1970-е гг., когда были выявлены тесные взаимосвязи между аминокислотной последовательностью белков и особенностями их трехмерной структуры.

Дело в том, что каждый белок харак­теризуется не только уникаль­ной последовательностью аминокислот, но и уникальным способом укладки этой аминокислотной «цепочки» в пространстве. При этом трехмерных белковых структур на сегодня изучено на несколько порядков меньше, чем белковых последовательностей. Это и неудиви­тельно, так как в отличие от рутинного секвенирования экспериментальное определение формы белковой молекулы является намного более сложной и затратной процедурой. И здесь на помощь приходит биоинформатика, позволяющая без каких-либо экспериментальных процедур с высокой точностью ответить на вопрос, как в действительности выглядит белковая молекула.

К настоящему времени структурная биоинформатика располагает множеством различных программ для предсказания формы белковых молекул. Проводится даже чемпионат мира, где эти программы реально соревнуются. Созданы они на основе разных подходов. Среди популярных – сравнительный подход, когда программа делает предсказания, исходя из допущения, что «родственные» по составу белки сворачиваются в одну и ту же структуру, а также статистический, когда программа «выстраивает» пространственную структуру целого белка из небольших отдельных фрагментов, зная, какую форму обычно приобретают те или иные аминокислотные последовательности.

Это не экстравагантный головной убор от модного дизайнера, а пространственная модель белкового комплекса, построенная по просьбе молекулярных биологов-экспериментаторов

Но почему нам так важно знать пространственную организацию тех же белков? Оставив в стороне фундаментальные исследования, отметим, что действие большинства современных лекарств основано на образовании комплексов с белками и блокировке их действия. И, к примеру, определение стратегически важных...

comments powered by HyperComments