Искусственно разработанные белки обычно основаны на строительных блоках, которые подчиняются строгим правилам симметрии. Таким образом, их структура, как правило, может быть предсказана с использованием компьютерного моделирования. Но есть исключения: некоторые белки, разработанные на компьютерах, демонстрируют удивительные новые структуры или свойства, которые могут быть полезны. Международная команда, возглавляемая профессором Аленой Хмелинской из кафедры химии LMU и профессором Нилом Кингом из Вашингтонского университета, теперь обнаружила, почему это так: некоторые белки содержат гибкие компоненты и могут принять более одного структуры. Эти результаты могут открыть новые возможности для разработки индивидуальных белков.
В своем исследовании исследователи проанализировали три дизайнерских белка, которые демонстрировали значительно различные структуры в экспериментах, чем предсказали. Эти белки синтезируются следующим образом: во-первых, два или три из начальных материалов реагируют друг с другом и образуют так называемые димеры или тримеры. С помощью самосборки эти димеры и тримеры должны производить очень симметричные структуры, такие как икосахедра или октаэдры. Тем не менее, это не всегда происходило: в дополнение к предварительно рассчитанным структурам, исследователи также обнаружили довольно много частиц, которые были существенно больше или даже сформировали совершенно разные архитектуры.
Отклонение белков, изученных подробно
«Чтобы понять причину этих отклонений, мы охарактеризовали эти три реакции в деталях», — говорит Хмелинскайя. С различными методами исследования, такими как криоэлектронная микроскопия и масс-спектрометрия, а также математические методы и моделирование, поддерживаемые AI, исследователи обнаружили основную причину их наблюдения.
Как демонстрируют ученые, в исследуемых белках есть небольшие местные районы, которые являются структурно гибкими и не ведут себя совершенно жестким. «Примечательно, что эта гибкость создает не только неопределенный полиморфизм структур, но только небольшое определенное количество возможных структур, то есть олигоморфизм», — объясняет Хмелинскайя.
Таким образом, три белка ведут себя аналогично природным белкам, которые образуют оболочки вирусов или поддерживают образование везикул, принимая очень разные размеры и формы. «Олигоморфизм, который мы наблюдали, открывает интересные перспективы для разработки адаптируемых белков, адаптированных к конкретным применениям», — говорит Хмелинскайя. «Принципы дизайна, представленные здесь, могут решительно продвинуть разработку индивидуальных наноматериалов белка».
