С помощью нейросетей ускорено изучение свойств мембранных белков
Исследователи из России создали подход, позволяющий преобразовать мембранные белки в их растворимые водные аналоги при помощи нейросетевых алгоритмов. Данная разработка значительным образом ускорит изучение этих молекул и подбор лекарств, действующих на эти пептиды, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
"Разработанный подход далее может быть применен сразу в нескольких важных проектах. Так, разработка растворимых аналогов человеческих рецепторов должна позволить ускорить поиск новых лекарственных средств, так как их легче использовать для высокопроизводительного скрининга. С другой стороны, аналоги фотоактивных мембранных белков могут лечь в основу новых молекулярных инструментов для клеточной биологии", - говорится в сообщении.
Данный инструмент был создан группой российских исследователей под руководством старшего научного сотрудника МФТИ Ивана Гущина при разработке подходов, позволяющих ускорить изучение свойств и структуры мембранных белков. К их числу относится большое число рецепторов, играющих важную роль в развитии заболеваний и в регуляции различных клеточных процессов.
Сейчас для изучения этих молекул ученым приходится особым образом "замораживать" и модифицировать данные белковые молекулы, так как они обычно теряют функции и становятся нестабильными вне клеточных мембран. Гущин и его коллеги обнаружили, что эту проблему можно обойти при помощи комбинации из двух систем ИИ, AlphaFold2 и SolubleMPNN, чье объединение позволяет подбирать структуру водорастворимых аналогов мембранных белков.
Работу этого подхода исследователи проверили на бактериородопсине, хорошо изученном мембранном белке, который помогает микробам поглощать свет и перекачивать протоны. Созданный российскими исследователями инструмент позволил им создать 52 кандидата на роль водорастворимого аналога этого пептида и отобрать три наиболее перспективных варианта, в теории наиболее похожих по функциональным свойствам на оригинальную версию молекулы.
Ученые синтезировали эти молекулы и изучили их структуру и свойства при помощи методов спектроскопии и рентгеновской кристаллографии. Эти опыты подтвердили, что аналоги бактериородопсина сохранили его ключевые функциональные характеристики, и при этом они были значительно удобнее в работе. В перспективе данный алгоритм значительным образом ускорит изучение структуры и свойств других мембранных белков, а также поможет быстрее подбирать молекулы, воздействующие на эти пептиды, подытожили исследователи.
