"Новий підхід дозволяє моделювати взаємодії білків на рівні геному. Це призведе до кращого розуміння того, як функціонують наші клітини і дозволить розробляти ліки від хвороб, викликаних "помилковими" білковими взаємодіями ", - говорить Дмитро Козаков, професор університету Стоні Брук і ад'юнкт-професор МФТІ.
Щоб з усіляких варіантів розташування двох великих молекул щодо один одного отримати такий, який існує в реальному світі, вчені вирішують наступну задачу: дані два білки з відомою структурою. Необхідно передбачити, як буде виглядати їх «стикування». Це так званий метод жорсткої стикування, коли будова елементів задана і треба зібрати з них вигідну конфігурацію. У науковій термінології таке завдання називається «білок-білковий докінг».
На перший погляд завдання здається простим і зрозумілим: зібрати таку структуру білків - справа техніки, майже те ж саме, що зібрати дитячий конструктор. Але, за словами вчених, якщо провести аналогію з тим же LEGO, обчислювальну складність такої операції можна порівняти зі складанням всіх можливих пар з 10000 початкових блоків конструктора.
Отримано білок, що викликає смерть ракових клітин
Кейси
Ідея дослідників полягала в тому, щоб представити білки як поєднання «квантових поверхонь» - деяких блоків, описуваних математичним апаратом квантової механіки. Такий підхід дозволяє одночасно розраховувати взаємодію багатьох пар білкових ділянок між собою, а не оцінювати кожну пару незалежно. Новий метод може працювати до 100 разів швидше кращих з існуючих раніше, при цьому залишаючись точним. За словами вчених, така програма «вважається» 15 хвилин на персональному комп'ютері і є серйозною альтернативою експериментальним методикам визначення білкових взаємодій.
"У звичайній клітці здійснюються тисячі різних білкових взаємодій. Пояснення цих взаємодій допомагає описувати важливі процеси: роботу організму в цілому і методів лікування деяких захворювань (наприклад, раку) ", - коментує дослідження Козаков.