JACS Au: В Китае изучили сцепление пептидов для улучшения лекарств и материалов

Китайские учёные выяснили, как соединяются короткие цепочки аминокислот — пептиды. Это исследование важно для разработки лекарств и материалов.

Результаты работы опубликованы в журнале JACS Au.

Пептиды играют важную роль в организме: они создают структуры, ускоряют химические реакции и поддерживают нашу иммунную систему. Функция конкретного белка зависит от того, как его аминокислоты взаимодействуют друг с другом.

Исследовательская группа использовала моделирование молекулярной динамики и методы искусственного интеллекта, чтобы предсказать объединение пептидов из четырёх или пяти аминокислот на основе их последовательности.

Исследователи проанализировали 160 000 тетрапептидов и 3,2 миллиона пентапептидов. Они выяснили, что некоторые аминокислоты, особенно ароматические (триптофан, фенилаланин и тирозин), способствуют агрегации, особенно если они находятся на одном конце пептидной цепи. Это связано с тем, что у этих аминокислот есть кольцеобразная структура, которая притягивает их друг к другу.

А гидрофильные аминокислоты (аспаргиновая и глутаминовая кислота), наоборот, препятствуют агрегации. Они сильно взаимодействуют с молекулами воды, и это не позволяет пептидам слипаться.

Исследование показало, что изменение последовательности аминокислот влияет на агрегацию.

Добавление ароматических аминокислот в конец пептидной цепи увеличивает агрегацию, а размещение отрицательно заряженных аминокислот в начале уменьшает её. Пептиды объединяются в различные формы в зависимости от типа и положения их аминокислот.

Доктор Вэньбин Ли, доцент Университета Вестлейк и соответствующий автор исследования, объясняет:

Аминокислоты с зарядом обычно заставляют пептиды формировать длинные, похожие на нити структуры, в то время как те, которые избегают воды, обычно создают круглые, похожие на шары кластеры.

Понимание того, как тетрапептиды прилипают друг к другу, помогает предсказать поведение пентапептидов и длинных пептидов.

Результаты исследования дают рекомендации по прогнозированию и управлению процессом объединения пептидов.

Эти знания помогут создавать новые материалы, разрабатывать более стабильные лекарства и системы их доставки, а также понять механизмы развития болезней, связанных с агрегацией пептидов, таких как болезнь Альцгеймера, — говорит первый автор исследования д-р Цзяци Ван, доцент Сианьского университета Цзяотун-Ливерпуля (XJTLU).

Это исследование поможет улучшить биотехнологии, такие как полупроводники, биосенсоры и диагностика. Оно также способствует развитию биохимии, материаловедения и вычислительной биологии и демонстрирует интеграцию искусственного интеллекта в научные открытия. Эти достижения могут привести к прорыву в области медицинских методов лечения, экологически чистых продуктов и инновационных технологий.

03.09.2024