Datorer kan förutsäga att specificerade strukturerar av lilla proteiner nästan såväl som experimentella metoder, åtminstone några av tiden, enligt nya studier av Howard Hughes Medicinska Institutforskare.
Rönet, som anmäldes i föra journal överVetenskapen, ger en skymt av hopp, som forskare slutligen kan vara kompetent att bestämma, strukturera av proteiner från deras genomic ordnar, ett problem som har verkat oöverstigligt.
”För mer än 40 år, folk ha bekant den amino syran att ordna av ett protein specificerar dess tredimensionellt strukturerar, men ingen har varit kompetent att översätta ordna in i ett exakt strukturerar,”, sade den höga författareDavid Bagaren, en HHMI-forskare på Universitetar av Washington. ”Är resonera som denna forskning är spännande, att vi är visningframsteg i förutsägelse strukturera från ordna. Det är inte att problemet lös, men att det finns hopp.”,
Proteiner är biologiska bearbetar med maskin, och forskare behöver att bestämma deras strukturerar för att förstå hur proteinerna fungerar. Nu bestämmer forskare strukturerar exklusivt, genom att mäta de atom- kännetecknen av proteiner i labbet. I kontrast ”, i detta fall, oss som aldrig är berörda ett provrör,”, sade Bagare. ”Gav sade Vi det till en dator och, ”gå. ””,
I studien vek ett sofistikerat dataprogram 17 som kort stavelse stränger av amino syror in i 100.000 möjlighetvariationer. Då forskarna jämförde de bäst förutsägelsearna till det faktiskt, strukturerar löst tidigare av andra forskare som använder experimentella tekniker, dem hade den samma framgången att klassa som de bäst hittersna i högre serie i baseboll.
”Uppnådde Vi nästan atom- upplösning strukturerar in förutsägelsen för omkring en-tredje av vår riktlinjeuppsättning av lilla proteiner,”, sade den första författare Philip Bradley, en postdoctoral kamrat i Bagare labb. ”Är Det ett verkligt kliver framåtriktat för att uppnå strukturerar som är i något som långt är jämförbart till vad du kan få by experimenterar.”,
Uppmuntranresultaten kommer från en förfining av en sofistikerad dator som modellerar programet kallade Rosetta som framkallas först flera årssedan i Bagare labb. Programet fungerar på nämna först, att proteiner kollapsar in i deras statliga lägsta energi, gillar en klumpa ihop sig som rullar besegrar en kull, tills den kommer att vila på jämnt slipat. Energierna av den hundratusentals möjligheten formar frambragt av datoren beräknas, och den lägsta energin formar är utvald som förutsägelsen.
Den processaa förutsägelsen händer kliver itu, sade Bradley. Första arrangerar bruk som ett ungefärligt modellerar, som låter forberäkningen av energin och så kan bäras ut snabbt, fördriver understödjabrukssom specificeras mycket, modellerar för vilket energiberäkningarna tar mycket longer, men är mycket exaktare. Ett stort fjällsökande till och med möjlighet strukturerar bärs ut i första arrangerar, och lovas lägen undersöks därefter in specificerar i understödja arrangerar.
Första arrangerar takesfördel av faktumet att alla amino syror har identiska delar upp, som bildar proteinryggraden. Datoren tillfogar ett luddigt föreställer av den stickande fram sidan kedjar som ger varje amino syra dess unika identitet. Ordna av sidan kedjar ger ultimately varje protein som dess kännetecken formar vid miljön och grannen, de föredrar.
Därefter för datoren kretsar vridningarna på måfå, och krökningar som varje amino syra ordnar in i olika 100.000 formar baserat på det föredragna läget av de amino syrorna. Några amino syror ansar för att dyka in mot den watery världen av proteinet ytbehandlar stunder som andra tar täcker insida proteinet. Datoren redogör också för de sociala vanorna av de 20 amino syrorna; några önskar att vara nästan varje andra, och andra gillar deras distanserar.
I arrangera två, Rosetta byter ut det luddigt föreställer av sidan kedjar med specificerat, fysiskt realistiskt modellerar med alla föreställda atoms. Från placerar av atomsna i sidechainsna, och proteinryggraden, datoren då använder en specificerad baserad styrka för läkarundersökning kemi sätter in som favoriserar nära emballage av atoms och vätebindningen till exaktare compute energin av strukturera.
”Vad verkar för att vara kritisk är emballaget av molekylen,” sade Bagare. ”Spela golfboll i hål proteinpassformarna tillsammans perfekt med inget i en mitt och inga atoms överst av varje annan. Det omkring packas så tätt, som det kunde vara. Det är likt ett tredimensionellt pussel.”,
Forskarna upped deras odds av att finna den högra matchen, genom att upprepa två-kliva som var processaa med 50 homologs av proteinerna från andra genom, liksom en mus eller en fluga. Protokollet testades först på en blind årlig förutsägelse testar ansett för att vara det högsta standart för att ta bort snedhet från protein strukturerar förutsägelse modellerar.
”Kan Vi inte beräkna energierna perfekt, men det största problemet är sökandet till och med möjlighet formar,”, sade Bagare. ”Var vi inte fick det högra svaret på datoren, var det nästan alltid fallet som det faktiskt strukturerar hade den lägsta energin, så vi skulle har lyckas, om vi hade undersökt denna del av utrymmet.”,