Ученые из Тихоокеанского квантового центра Дальневосточного федерального университета выяснили, как сворачивается и разворачивается белок AFV3-109 в зависимости от температуры. Белок типичен для вирусов архей, древнейших одноклеточных организмов, которые способны выживать в экстремальных условиях, например в подводных вулканических источников. Результаты работы опубликованав журнале PLOS ONE.
Используя численные методы и применив нетипичную для изучения белков квантовую теорию поля, ученые исследовали схему сворачивания белка AFV3-109 со скользящим узлом. Исследователи выяснили, что скользящий узел проходит через промежуточный узел, который имеет топологию гораздо более сложного и плотного узла-трилистника. Перед образованием скользящего узла, возникает набухание уже практически правильно свернутой структуры AFV3-109 так, чтобы свободный конец белка смог пройти в петлю узла. Кроме того структура белка формируется поэтапно. Сначала образуются стабильные вторичные структуры — нити и спирали, которые потом свертываются в правильный узел.
«Узловая структура белков делает их более стабильными и позволяет вирусам вместе с археями выдерживать высокие температуры. С другой стороны, присутствие узла делает процесс сворачивания белка нетривиальным, потому что простые случайные движения отдельных частей белкового скелета не могут свернуть белок в правильную трехмерную структуру. Многие исследования, проведенные до этого методами молекулярной динамики, показали, что вероятность образования такого узла очень мала, однако в природе этот белок всегда образуем скользящий узел», — рассказал соавтор работы Александр Молочков.
Метод, основанный на теории поля, который предложили авторы для решения задачи, подходит и для моделирования других белков. Согласно классической теории поля, движение каждого отдельного атома может быть описано как часть общей степени свободы с определённым количеством общих координат. Если какой-то фрагмент белка убрать или деактивировать, вся молекула перестанет работать правильно. Задача ученых понять, какой именно участок нужно убрать. Это может стать ключом к пониманию многих болезней, вызванных нарушением третичной структуры белков, в том числе онкологии, диабета второго типа, синдрома инфекционного слабоумия, COVID-19, Эбола, и СПИД.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
