|
Важный шаг, способный существенно ускорить разработку новых лекарств, сделали в Технологическом институте штата Джорджия. Исследователи построили трехмерные компьютерные модели более чем 900 белков-рецепторов, расположенных на поверхности клеток, с которыми взаимодействуют многие молекулы лекарственных препаратов.
Трансмембранные белки GPCR (G protein-coupled receptors) отвечают за передачу внешних сигналов внутрь клетки. Около трети всех производимых лекарств оказывают воздействие на клетки, взаимодействуя именно с этими белками. Чтобы целенаправленно создавать молекулы лекарств, которые могут эффективно соединяться с рецепторами, для последних важно знать пространственную структуру. Однако определить ее оказалось очень трудно, поскольку большинство трансмембранных белков сразу распадается, если извлечь их из клеточной мембраны. Те же немногие, для которых трехмерную структуру определить все-таки удалось, оказались неподходящими мишенями для лекарств.В Лаборатории биологических систем (Computational Systems Biology Lab) Технологического института штата Джорджия (Georgia Institute of Technology) к решению этой проблемы подошли иначе. Группа исследователей под руководством Джефри Сколника (Jeffrey Skolnick) просто смоделировала структуру трансмембранных белков на компьютере. Для этого была применена специальная программа TASSER, разработанная Сколником с коллегами еще в 2004 году в Университете Буффало (University at Buffalo).
Программа TASSER позволяет, зная последовательность аминокислот в белковой молекуле, с высокой точностью предсказывать ее пространственную укладку. В качестве исходных данных были взяты генетические коды 907 белков GPCR, не превышающих по длине 500 аминокислот. Для 820 из них удалось получить модели, пригодные для использования в дальнейших исследованиях.
Это первый случай, когда трансмембранные белки были смоделированы с такой точностью, но в этой работе еще остается большой простор для совершенствования. В пресс-релизе, выпущенном по результатам работы, Джефри Сколник сравнивает их с мультипликационными изображениями реальных белков. Тем не менее построенные модели уже можно использовать для подготовки экспериментов, причем все они свободно доступны для некоммерческого использования.
В дальнейшем в Центре планируют взяться за более сложные задачи моделирования биологических процессов. В частности, научиться рассчитывать взаимодействие нескольких трехмерных моделей молекул. Например, можно моделировать молекулы различных лекарств и изучать, как при взаимодействии с ними меняются трансмембранные белки.
