Токсин улитки-конуса помог ученым открыть новый способ поиска целей для молекул

Ученые, создавая новые молекулы для сельского хозяйства, борьбы с вредителями или лекарств, должны точно знать, на что эти молекулы действуют. Понимание, как молекулы взаимодействуют друг с другом, важно для их безопасности и эффективности.

Токсин улитки-конуса, который влияет на насекомых и рыб, вдохновил ученых из Института Вейцмана на новый способ поиска целей для молекул. Они объединили искусственный интеллект (ИИ) с традиционными методами и создали систему, которая предсказывает, на какие белки будут действовать природные токсины. Это важно как для экологии, так и для создания лекарств. Результаты представят на встрече Биофизического общества в феврале 2025 года в Лос-Анджелесе.

Ижар Карбат и Эйтан Реувени, ученые из Института Вейцмана, изучали, как токсин улитки-конуса, Conkunitzin-S1 (Cs1), действует на рыб. Этот токсин блокирует калиевые каналы, которые нужны для работы клеток. Он влияет на насекомых, но не на млекопитающих или моллюсков. Однако, как именно он действует на рыб, было непонятно.

Три года назад мы пытались найти цель токсина, но у нас не получилось, потому что инструменты были слабыми. Потом произошел прорыв в структурной биологии благодаря ИИ, — говорит Карбат.

Ученые использовали два подхода, чтобы найти калиевые каналы рыб, которые поражает Cs1.

Сначала они применили AlphaFold, программу ИИ, чтобы предсказать, как токсин связывается с каналами. Потом создали ET3 — новую модель ИИ, которая анализирует, как вода движется через каналы. ET3 учили находить нарушения в движении воды вокруг «фильтра», который контролирует, какие ионы проходят через канал. Если этот фильтр блокируется, канал перестает работать.

С помощью ET3 ученые проанализировали множество калиевых каналов рыб и выяснили, какие из них поражает Cs1. Если представить каналы как двери, которые открывают и закрывают поток ионов, то Cs1 действует как замок, который захлопывает эти двери.

Мы использовали ИИ и новые инструменты, чтобы найти каналы у рыб, которые связываются с токсином. Это и есть настоящие цели улитки-конуса, — говорит Карбат.

Эта технология открывает новые возможности для экологии и создания лекарств. Например, если вы разрабатываете лекарство для мозга, важно, чтобы оно не повлияло на сердце, — добавил он.

Сила нашей системы в том, что мы можем найти пару для любой молекулы, которая нас интересует, — говорит Реувени.

Ранее ученые предложили использовать слюну улитки для создания обезболивающего препарата.

Иллюстрация: нейросеть.

16.02.2025