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科學家可能最終能確定蛋白質結構從他們的基因組順序的

Published on September 26, 2005 at 6:59 AM · No Comments

計算機可能根據新的研究接近預測小的蛋白質詳細結構以及實驗法,至少一些時間,由霍華德・休斯醫療學院研究員。

發現,在日記帳科學報告,提供科學家可能最終能確定蛋白質結構從他們的基因組順序的希望的一線,似乎不可逾越的問題。

「超過 40 年,人們知道蛋白質的氨基酸順序指定其三維結構,但是沒人能翻譯這個順序成一個準確結構」,說高級作者大衛貝克,華盛頓大學的一位 HHMI 研究員。 「此研究是扣人心弦的原因是我們在預測顯示進展從這個順序的結構。 不是解決這個問題,但是有希望」。

蛋白質是生物設備,并且科學家需要確定他們的結構知道蛋白質如何運作。 現在,科學家通過評定蛋白質的基本特性完全確定結構在實驗室裡。 相反, 「在這種情況下,我們未曾涉及試管」, Baker 說。 「我們產生它計算機并且說, 『请去。』」

在這個研究中,一個複雜的計算機程序摺疊了氨基酸 17 個短的字符串到 100,000 可能的差異。 當研究員與其他科學家解決的前實際結構比較了最佳的預測使用實驗技術,他們有成功率和最佳的擊球手一樣在棒球協會。

「我們達到幾乎在結構預測的基本解決方法的我們的基準套的大約三分之一小的蛋白質」,在貝克的實驗室一個博士後說第一作者菲利普布雷得里。 「它是達到與的結構的一個實際進步什麼在某個方面是可比較的您能通過試驗」。

令人鼓舞結果來自塑造程序叫的 Rosetta 的一臺複雜的計算機的提煉,首先被開發幾年前在貝克的實驗室。 這個程序在前提運作蛋白質崩潰到他們的低能源狀態,像滾下來小山的球,直到它來基於級別陸運。 計算計算機生成的數十萬可能的形狀能源,并且低能源形狀被選擇作為這個預測。

預測進程在二個步驟發生,布雷得里說。 第一階段使用允許這個能源迅速計算和的一個近似設計,因此可以迅速地被執行,而第二使用能源計算花費很多時間的一個非常詳細設計,但是更加準確的。 大規模搜索通過可能的結構在第一階段被執行,并且有為的地點在第二級詳細然後測試。

第一階段利用這個情況所有氨基酸有相同的部分,形成蛋白質中堅。 計算機添加產生其中每一氨基酸其唯一身分推出的側鏈的一張模糊的照片。 側鏈順序由這個環境根本地產生其中每一蛋白質其典型他們更喜歡的形狀和鄰居。

然後計算機扭轉,任意地循環,并且彎曲每個氨基酸順序到在氨基酸的首選地點基礎上的 100,000 不同形狀。 當其他躲藏起來在蛋白質裡面時,那些氨基酸傾向於潛水往蛋白質表面的含水世界。 計算機也佔 20 氨基酸的社會習性; 一些彼此要是接近的和其他像他們的距離。

在階段二, Rosetta 用與表示的所有原子的詳細,實際上可實現的設計替換側鏈的模糊的照片。 從原子的位置在側鏈和蛋白質中堅,計算機然後使用厚待關閉更加準確地結合與估計這個結構的能源的原子和氫裝箱的一個詳細物理化學基於力場。

「什麼似乎是重要的是分子的裝箱」, Baker 說。 「理想蛋白質適應沒有漏洞在中間名和在彼此頂部的一起沒有原子。 一樣密集地包裝它,像它可能。 它是像一個三維七巧板」。

研究員通過重複與蛋白質的 50 條同源染色體的二步進程上升了查找正確的符合他們的可能性從其他染色體的,例如鼠標或蒼蠅。 這個協議在認為的一個盲目的每年預測測試首先被測試了取消的偏心最高的標準從蛋白質結構預測設計。

「我們不可能完全計算能源,但是最大的問題是搜索通過可能的形狀」, Baker 說。 「我們沒獲得在計算機上的地方正確答案,它幾乎總是實際情形這個實際結構有低能源,因此我們會成功,如果我們測試空間的這部分」。