Алгоритм показал скрытые NOS-связи в белках
Белки — одни из самых изученных молекул в биологии, но исследователи из Геттингенского университета доказали, что они все еще могут удивлять.
Ученые обнаружили ранее неизвестные химические связи в уже изученных структурах белков.
Эти связи — между азотом, кислородом и серой (NOS) — раскрывают новые детали о том, как белки реагируют на окислительный стресс. Это состояние, при котором в клетке накапливаются агрессивные формы кислорода, повреждающие белки, ДНК и другие важные молекулы.
Команда проанализировала более 86 000 высококачественных структур белков из Protein Data Bank — всемирной базы данных.
Для этого они создали алгоритм SimplifiedBondfinder, который сочетает машинное обучение, квантово-химические расчеты и методы уточнения структуры. Оказалось, что NOS-связи образуются не только между известными парами аминокислот, но и между аргинином и цистеином, а также глицином и цистеином.
Результаты опубликованы в издании Communications Chemistry.
Наша работа доказывает, что в Protein Data Bank еще много скрытых открытий, — говорит доктор София Бацци из Института физической химии. — Мы разработали новые инструменты и заново изучили старые данные. Так мы нашли химические взаимодействия, которые десятилетиями оставались незамеченными.
Эти связи работают как молекулярные переключатели: стабилизируют белки при окислительном стрессе и, возможно, влияют на множество биологических процессов.
Наш подход имеет огромный потенциал, — добавляет Бацци. — Он поможет находить упущенные химические связи, улучшать модели белков и продвигать биоинженерию, дизайн лекарств и синтетическую биологию.
Польза исследования
- Углубление знаний о белках – NOS-связи могут объяснить, как белки выдерживают окислительный стресс, что важно для понимания старения, нейродегенеративных заболеваний и рака.
- Новые инструменты для науки – Алгоритм SimplifiedBondfinder можно применять для поиска других скрытых взаимодействий, что ускорит открытия в структурной биологии.
- Практическое применение – Если научиться контролировать эти связи, можно создавать более стабильные белки для медицины и биотехнологий.
Хотя открытие впечатляет, пока неясно, насколько распространены NOS-связи в живых клетках. Большинство данных получено из кристаллических структур, а в реальных условиях белки динамичны. Нужны эксперименты in vivo, чтобы подтвердить их роль.
Ранее ученые выяснили, как белки связаны с делением клеток.
