Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Впервые на экране: полторы миллисекунды фолдинга!

В начале своей работы проект распределенных вычислений Folding@home, созданный специально для поиска решения проблемы фолдинга (сворачивания белка из линейной последовательности аминокислот в сложную трехмерную глобулу), ставил перед собой в 1000 раз более скромную задачу: смоделировать хотя бы одну микросекунду этого процесса.

Тысячекратное увеличение времени моделирования фолдинга – огромный шаг вперед. И не с точки зрения чистой науки: неправильное сворачивание белков, которое является причиной многочисленных заболеваний, включая рак и болезнь Альцгеймера, происходит в течение относительно длительных промежутков времени. Детальное, с точностью до атома, моделирование этого процесса поможет в разработке препаратов для профилактики и лечения множества болезней.

Группе учёных из Стэнфорда, координирующим проект Folding@home, удалось преодолеть микросекундный барьер благодаря разработке нового метода разделения задач между процессорами – модели состояний Маркова (Markov State Model, MSM).

В приведенном ниже видеоролике показан один из путей сворачивания молекулы одного из белков большой субъединицы рибосомы – NTL9. Этот белок стал первым потому, что в норме его фолдинг происходит очень медленно (для молекулярных процессов). На ролике эти полторы миллисекунды растянуты почти на полторы минуты.


Модель сворачивания белка NTL9 в миллисекундном временном масштабе
Начальный момент: молекула в развёрнутом состоянии.
Спираль вторичной структуры образуется очень быстро,
остальная часть молекулы остаётся в развёрнутом состоянии.
Гидрофобный коллапс.
Бета-структура (структура складчатого листа) совершает мерцательные движения,
формируется N-терминальная бета-шпилька,
но попадает в ловушку – в «неродное» состояние.
 несвойственный контакт разрушается
Образуется фрагмент с чистой вторичной структурой.
Не хватает третьей части листа.
Внимание: смотрим на С-терминальую часть!
С-терминальная часть сдвигается на место…
(повтор: снова обратите внимание на С-терминальную часть!)
...и замыкается с помощью водородных связей и боковых цепей
с образованием скрученной структуры.
Фолдинг завершён!

Результаты работы опубликованы в Journal of the American Chemical Society: Vincent A. Voelz et al., Molecular Simulation of ab Initio Protein Folding for a Millisecond Folder NTL9(1−39).

Данная методика может быть успешно применена для моделирования и в более длительных промежутках времени. Сейчас учёные работают над дальнейшим совершенствованием своего метода и его применением для изучения более сложных белков, а также для проверки многочисленных экспериментальных данных. Авторы новой модели уже воспользовались своим методом для изучения нарушения сворачивания белков при болезни Альцгеймера. Хотя более ранние модели охватывают достаточно широкие временные рамки и позволяют изучать олигомерные фрагменты с небольшим молекулярным весом, новая методика обещает продвинуться дальше в моделировании болезни Альцгеймера и установить детали фолдинга более сложных олигомеров бета-амилоида, чем было возможно ранее.

Новая разработка в области моделирования процессов сворачивания белков – очень вдохновляющее достижение для учёных, и они полны оптимизма искать новые применения этой технологии.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Folding@Home: Molecular Simulation of ab initio Protein Folding for a Millisecond Folder

19.01.2010

Читать статьи по темам:

распределенные вычисления Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

EvoGrid: моделируем эволюцию

От первых биополимеров до ДНК, липидов, клеток м многоклеточных организмов – дистанция огромного размера. Сложно представить, что кто-то способен пройти весь этот путь в лаборатории. Зато можно попытаться воспроизвести пребиотическую и биологическую эволюцию в компьютере. Именно этим занимается проект EvoGrid.

читать

Взаимозаменяемость генов-регуляторов защищает от болезней

Между генами и компьютерными сетями гораздо больше сходства, чем считалось ранее. И в том, и в другом случае ключевые элементы систем дублируются. Данное открытие позволит найти уязвимые и отвечающие за развитие болезней гены.

читать

Распределенные вычисления: волонтеры на службе науки

Распределенные вычисления проникли во многие отрасли науки, превратившись в надежного партнера ученых. Миллионы людей из статистов научного прогресса превратились в его непосредственных участников. Международная аудитория распределенных вычислений растет, объединяя людей из разных стран в едином стремлении к раскрытию тайн мироздания.

читать

World Community Grid: помоги вылечить мышечную дистрофию!

Проект распределенных вычислений «Помоги вылечить мышечную дистрофию – фаза 2» работает при поддержке объединения World Community Grid. Подключитесь к проекту в составе команды распределенных вычислений Russia!

читать

Новый проект распределенных вычислений: лекарства от гриппа

Цель проекта – поиск новых препаратов, которые останавливают распространение вируса гриппа в организме человека. За примером актуальности проекта далеко ходить не надо – как раз сейчас мир опасается возможной пандемии гриппа А/H1N1.

читать