Нейросеть поможет ученым НГУ предсказать структуру белков
Ученые лаборатории белковой инженерии ФЕН НГУ с помощью нейросети Google AlphaFold предскажут структуру белков репарации из суперсемейства «спираль-шпилька-спираль» (HhH).
Также ученые исследуют возможность их использования как шаблонов для установления структур белков методом молекулярного замещения, сообщила во вторник пресс-служба вуза.
Открытие новых ферментов репарации позволит, например, секвенировать с их помощью деградированную ДНК, выделенную из костной ткани возрастом в десятки тысяч лет, чтобы реконструировать генетическую историю человечества с древнейших времен. Это позволит узнать, на каком этапе его развития в человеческом геноме возникли мутации, вызывающие онкологические заболевания; когда возникали эпидемии; как бактерии и вирусы переходили от животных на человека.
«Нейросеть AlphaFold обучена на миллионах разных последовательностей. Зная последовательность белка и аминокислот в нем, мы можем получить модель. Ее можно сравнить с экспериментальными данными и узнать пространственное строение белка, обойдя так называемую "фазовую проблему", которая мешает расшифровывать структуру белков "с нуля"», – рассказал заведующий лабораторией Дмитрий Жарков.
Сейчас ученые занимаются массовым предсказанием структур интересующих нас белков из разных видов организмов.
«Зная примерно, где у этих белков находятся активные центры, по предсказанной структуре понять, как они работают. Например, так ищут «поломанные» звенья ДНК и удаляют их», – добавил Жарков.
Знание структуры белков репарации ДНК поможет решить многие проблемы, например, антибиотикорезистентность. Преодолеть ее можно, одновременно воздействуя на несколько разных мишеней в бактерии. Маловероятно, что она приобретет устойчивость к нескольким антибиотикам сразу.
«Нам известен механизм действия всех антибиотиков, которые в настоящий момент находятся в клиническом применении. Например, пенициллин и все его «родственники» подавляют ферменты, которые у бактерий отвечают за строительство клеточной стенки. В целом все антибиотики вводят бактерию в состояние стресса, и она пытается защищаться. Этот стресс сопровождается производством активных форм кислорода, которые наносят повреждения в ее клетке, в том числе повреждая и ДНК. Сочетание антибиотика и ингибирование ферментов репарации, с которыми мы работаем, позволяет значительно повысить чувствительность бактерии к антибиотикам», – пояснил Жарков.
С началом работы ЦКП «СКИФ» у метода моделирования предсказаний структур белка с помощью AlphaFold появится еще одно применение – полученные модели исследователи намерены использовать как стартовые точки для определения структур белка с посредством синхротронного излучения.
