コンピュータはハワード・ヒューズの医学の協会の研究者によって新しい調査に従って小さい蛋白質の詳しい構造、また時間の実験方法を、少なくともいくつか、ほぼ予測できます。
ジャーナル科学で報告された調査結果は科学者が彼らの genomic シーケンスからの蛋白質の構造を定められる結局かもしれない希望の微光乗り越えられなかったようである問題を提供します。
「40 年、人々間以上蛋白質のアミノ酸シーケンスが三次元構造を指定するが、誰もずっと正確な構造にシーケンスを変換」できないことを確認しました著者デイヴィッド年長のパン屋、ワシントン大学の HHMI の研究者を言いました。 「この研究がエキサイティングの理由は私達がシーケンスことをからの構造の予測で進歩を示していることです。 それは問題が解決するがこと、希望が」。あることではないです
蛋白質は生物的機械であり、科学者は蛋白質がどのように働くか理解するために彼らの構造を定める必要があります。 ここで、科学者は実験室の蛋白質の原子特性の測定によって構造を専ら定めます。 それに対して、 「この場合、私達は決して試験管に触れませんでした」と Baker は言いました。 「私達はコンピュータにそれを与え、言いました、 「行って下さい。」」
調査では、洗練された計算機プログラムは 100,000 の可能な変化にアミノ酸の 17 の短い一連を折りました。 研究者が実験技術を使用している他の科学者が先に解決した実際の構造と最もよい予言を比較したときにメジャーリーグで最もよい打者と同じ成功率がありました。
「私達は小さい蛋白質の私達の基準セットの約 3 分の 1 のための構造の予言のほとんど原子解像度を達成しました」、最初著者フィリップブラッドリー、パン屋の実験室の博士研究員を言いました。 「それは実験する」。何とかやることができるものと何らかのかたちで対等の構造を達成する実質の一歩前進です
有望な結果は最初にパン屋の実験室の前に数年の開発されるプログラムによって呼出される Rosetta を模倣する洗練されたコンピュータの洗練から来ます。 プログラムは丘を転送する球のような前提で水平な地面で休むことを来るまで蛋白質が低負荷の州に倒れること、動作します。 コンピュータによって生成される数十万の可能な形のエネルギーは計算され、低負荷の形は予言として選ばれます。
予言プロセスは 2 つのステップで起こりますと、ブラッドリーは言いました。 第一段階は第 2 はエネルギー計算が大いに時間がかかるが、使用したりはるかに正確である非常に詳しいモデルをがエネルギーの急速な計算を可能にする使用し、従って急速に遂行することができますおおよそモデルを。 可能な構造を通した大規模の検索は第一段階で遂行され、有望な位置は第二段階でそれから詳しく探索されます。
第一段階はすべてのアミノ酸に蛋白質のバックボーンを形作る、同一のセクションがあるという事実を利用します。 コンピュータはそれぞれにアミノ酸を一義的な識別与える突出の側鎖の曖昧な映像を追加します。 側鎖のシーケンスは環境によって最終的にそれぞれに蛋白質をそれらが好む隣人および独特の形与えます。
それからコンピュータによってはアミノ酸の好まれた位置に基づいて 100,000 の形に任意に各アミノ酸シーケンスがねじり、ループし、そして曲げます。 あるアミノ酸は他の人々が蛋白質の中で身を隱す間、蛋白質の表面の水を含んだ世界の方に潜りがちです。 コンピュータはまた 20 アミノ酸の社会的な習慣を説明します; 一部は間隔のような他近く互いにたいと思い。
段階 2 では、 Rosetta は表されるすべての原子が付いている詳しく、物理的に現実的なモデルと側鎖の曖昧な映像を取り替えます。 側鎖および蛋白質のバックボーンの原子の位置から、コンピュータはそれから好意が計算と構造のエネルギーをより正確に結ぶ原子および水素のパッキングを閉じる詳しい物理化学基づいた力フィールドを使用します。
「である分子のパッキング重大ようである何がと」、 Baker は言いました。 「完全の蛋白質適合互いの上の一緒に中間の穴無しで、および原子無し。 それは約同様に密にあることができると詰まります。 それは三次元ジグソーパズルのようです」。
研究者はマウスまたははえのような他のゲノムからの蛋白質の 50 の相同物とのツーステッププロセスを、繰り返すことによって右のマッチを見つけることの彼らの確率を活動化しました。 プロトコルは蛋白質の構造の予言モデルからバイアスを取除くための高水準であると考慮された盲目の年次予言テストで最初にテストされました。
「私達はエネルギーを完全に計算できませんが最も大きい問題は可能な形によって検索です」と Baker は言いました。 「私達がコンピュータの正解を得ていなかったところに、それは私達がスペースのこの一部分を」。探索したら実際の構造に低負荷があった、従って私達が成功しようことほとんどの場合事実でした