Мои таблетки

Нативная конформация

Нативная конформация ( если иметь в виду четвертичную структуру) может поддерживаться еще и ионами металлов и простетическими группами.
 

Нативная конформация молекулы белка определяется как ко-валентными, так и нековалентными связями или нековалентными взаимодействиями.
 

В данном случае восстановление нативной конформации не требует наличия никаких дополнительных структур. Какие же модели свертывания полипептидной цепи в соответствующую конформацию являются наиболее вероятными. Одной из распространенных гипотез самоорганизации белка является гипотеза расплавленной глобулы. В рамках этой концепции выделяют несколько этапов самосборки белков.
 

Дисульфидные группы выполняют важные функции по поддержанию нативной конформации белковой молекулы. Локализация положений дисульфидных связей является обязательным этапом при определении первичной структуры белков.
 

Модель пространственной структуры рибонуклеазы А.

Большое значение имело открытие, что при реокисле-нии восстанавливается нативная конформация и вместе с этим полная биологическая активность фермента.
 

Для свертывания необходимы промежуточные состояния, не входящие в нативную конформацию. Наиболее неожиданный результат заключается в том, что свертывание не есть последовательное все большее и большее приближение к нативной структуре, но что для него необходимы состояния ПА и Пв, которые не входят в окончательную нативную структуру.
 

Ясно, что при сравнении построенного начального расположения с нативной конформацией среднеквадратичное отклонение должно существенно зависеть от выбора характерного размера многогранника — длины ребра А. Существует некоторое оптимальное расположенние — спиралей, наиболее близкое к нати — вному. Ему соответствует длина ребра А при увеличении длины ребра спирали удаляются друг от друга и от реального расположения1, при уменьшении ребра среднеквадратичное отклонение должно возрастать, а спирали оказываются в стерически запрещенных конформациях.
 

Свободная энергия процесса удаления молекулы растворителя.

Шерага рассмотрел теоретические аспекты проблемы глобулы в предположении, что нативная конформация поли-пептидиой цепи в растворе отвечает минимуму функции, равной сумме потенциальных энергий всех внутримолекулярных взаимодействий и свободной энергии всех взаимодействий белка с растворителем.
 

Представляет огромный интерес вопрос о природе тех сил, которые стабилизируют нативную конформацию белков. Выяснить его прямым исследованием структуры глобулярных протеинов очень трудно. И это вполне естественно, ибо для понимания природы сил, стабилизирующих нативную макроструктуру, необходимо знать, как эту структуру можно разрушить.
 

Еще более убедительны опыты, демонстрирующие приобретение растущим пептидом на рибосоме иммунологической специфичности, присущей нативной конформации готового белка. Так, рибосомы, несущие растущие цепи р-галактозидазы, реагируют с антителами против готового фермента еще задолго до завершения трансляции мРНК и освобождения белка. Используемые антитела были специфичны к третичной структуре: денатурация рибосомосвязанного материала путем нагревания полностью разрушала его способность реагировать с антителами.
 

Неконсервативные замены, как, например, введение отрицательного заряда в гидрофобную внутреннюю часть, несовместимы со стабильностью нативной конформации белка, поскольку при этом потери свободной энергии оказываются порядка 10 ккал / моль, что приближается к значению А0общ перехода свернутая — развернутая цепь ( разд. Примером может быть аномальный гемоглобин Вены , в котором замена Tyr-130 — Asp в a — цепи приводит к большим конформационным перестройкам, в результате которых отрицательный заряд компенсируется положительным.
 

Структура РНазы образована одной полипептидной цепью с молекулярной массой 13683, в состав которой входят четыре дисульфидные связи, способствующие стабилизации нативной конформации. На основании химических рентгеноструктурных данных было показано, что из четырех остатков гистидина два — His-12 и His-119 — особенно пространственно сближены и необходимы для проявления ферментативной активности.
 

Так же обстоит дело и nppi синтезе РНК in vitro с участием ДНК-зависимых РНК-полимераз, если ДНК высокомолекулярна и сохраняет свою нативную конформацию, а катализирующий реакцию фермент выделен в достаточно мягких условиях.
 

Как оценить эффективность нативной рекламы

Нативная реклама получает одобрение и высокие оценки специалистов, но какие KPI внедрить, чтобы отслеживать результат от её использования в проекте? Приводим список главных метрик:

CTR. Неоднократно упоминавшаяся частота переходов служит для оценки заинтересованности пользователей в дальнейшем знакомстве с продуктом и готовности его приобрести.

Вовлеченность. Мы уже писали о показателе вовлеченности (Engagement Rate). Эта метрика измеряется издателем, так как только ему на его площадке доступны данные по поведению пользователей при знакомстве с материалом. Публикации создаются для того, чтобы их читали и понимали написанное. Соответственно, показателем успеха будет считаться адекватно долгий просмотр статьи, свидетельствующий о том, что пользователь не пролистал статью, а ознакомился с ней.

Лайки и репосты. То, чего зачастую не может себе позволить медийная и контекстная реклама. Статьи и посты вызывают моментальную реакцию — рекламодатель может измерить интерес аудитории, прямо наблюдая обсуждение материала и то, насколько интенсивно им делятся.

Клиенты и лиды. Просто и очевидно. Вы продаёте продукт, поэтому красноречивее всего об эффективности рекламы скажет число клиентов, которых она принесла.

В 2016 International Advertising Bureau UK выпустили Content and Native Measurement Green Paper — документ, предпринимающий попытку стандартизировать измерение эффективности нативной рекламы и контента. Он поможет сформулировать методологию.

«Гувернантки» для белков — шапероны

Шапероны — сложные белки с консервативным (то есть эволюционно малоизменчивым) механизмом действия, встречающиеся во всех царствах живой природы. Это и понятно: их роль в жизнедеятельности клетки огромна . Как говорилось выше, созревающая белковая цепочка выходит из рибосомы. Она еще незрелая, а пребывает в так называемом «расплавленном» состоянии. Такие незрелые молекулы подвержены дурному влиянию окружения: они могут взаимодействовать с другими клеточными белками, образуя агрегаты, что может приводить к болезням, например, болезни Альцгеймера или Паркинсона. Но есть и «правильное» русло, по которому может (и должно) быть направлено развитие белка, — тот путь, который приведет расплавленную глобулу в нативное состояние. Тут и помогают шапероны, «подкарауливая» и захватывая белковые цепочки у самого выхода из рибосомного туннеля и таким образом направляя незрелые белки, находящиеся на судьбоносном перепутье, в верное русло. Шапероны названы так неспроста: раньше в Англии так называли пожилую опытную даму, которая сопровождала молодую девушку, впервые вышедшую в свет под ее руководством, и удерживала ее от непродуманных контактов . (Термин «шаперон» и сейчас используется в близких значениях.) Шапероны не являются специфичными для разных аминокислотных последовательностей зарождающихся цепей, но они могут отличать зрелые белки от незрелых и действуют на последних.

На «биомолекуле» уже была статья, посвященная шаперонам: «Канал эукариотического шаперонина открывается подобно диафрагме фотоаппарата» .

Важнейшая группа шаперонов — шаперонины. Интересна их структура: они представляют собой бочонки, составленные из двух колец. Сворачивающийся белок попадает внутрь шаперонина, а «вход» закрывается специальной «шапочкой» либо смыканием краев блоков, из которых состоят кольца , чтобы белковая молекула не покинула шаперонин раньше времени (рис. 7). В таком защищенном состоянии белок может окончательно принять нативную конформацию. Пока малопонятны процессы, происходящие внутри бочонков-шаперонинов.

Рисунок 7. Схематическое изображение двух типов шаперонинов — I и II. а — Шаперонины I типа характерны для бактерий (шаперон GroEL имеет структуру бочонка, составленного из двух колец, в каждом — 7 «блоков»; внутри шаперонина — камера, в которой происходит превращение расплавленной глобулы в нативную; бочонок закрывается «крышкой» — GroES); б — Шаперонины II типа, характерные для архей и эукариот (здесь каждое из двух колец состоит из 8 «блоков»; закрытие камеры происходит не за счет присоединения «крышки», а по механизму объектива фотоаппарата ).

Нужно сказать, что шапероны не только участвуют в фолдинге созревающих цепей, но и помогают «сломанным» белковым структурам, которые возникли в клетке в результате определенных воздействий, вновь принять правильную конформацию. Наиболее типичная причина таких «поломок» — тепловой шок, то есть поднятие температуры. В связи с этим часто употребляют другие названия шаперонов — белки теплового шока (heat shock proteins, hsp) или белки стресса. Шапероны выполняют другие важные функции в клетке, например, транспорт белков через мембраны и сборку олигомерных белков.

Как повысить эффективность нативной рекламы

В 2018 органический охват в Facebook составил 1,2% — вовлечённость в соцсетях постоянно снижается. Необходимо продвигать контент, а не полагаться только на активность существующей аудитории.

Определите цели и стратегию

Заложить основы стратегии можно, выполнив 3 пункта:

• Определить целевую аудиторию.
• Обозначить действия, которые должна совершить аудитория.
• Понять цену данных действий.

Сколько бы вы ни потратили на разработку контента, он не будет работать без понимания аудитории. Размещая в ленте потенциальных клиентов нативную рекламу продукта, что вы ждёте от них? Перехода на сайт? Заявки в лид-форме? Комментариев и репостов? Просчитайте затраты и возврат инвестиций для понимания целесообразности тех или других рекламных активностей.

Определитесь с концепцией

• Какие платформы использует целевая аудитория?
• Можно ли донести информацию самостоятельно или нужны партнёры?
• Подходит ли ваш контент площадке?
• Какие форматы возможно разместить на ней?
• Сколько стоит размещение и какова структура расходов?
• Есть ли у вас доказательство концепции?
• Как измерить отдачу?

Постарайтесь использовать максимальное количество пунктов при оценке своего плана.

Составьте перечень каналов

Выясните, какие площадки будут использоваться для нативной рекламы и какой контент с какими целями будет размещён на каждой из них.

Составьте план

План должен содержать перечень кампаний и площадок, наборы креативов, KPI и бюджет. Каждый шаг требует тщательной проработки. Не пытайтесь запускать кампании без предварительного планирования и последующего анализа.

Поставьте цели по SMART

• Specific — конкретные,
• Measurable — измеримые,
• Attainable — достижимые,
• Relevant — релевантные,
• Timely — своевременные.

Почему нативная реклама набирает популярность

Долгое время, ещё гораздо раньше массового появления рекламы в интернете, подавляющее большинство людей жаловалось на въедливость и навязчивость вездесущих объявлений и роликов. Из существовавшего потока нельзя было даже выделить традиционные и нетрадиционные форматы — почти полностью реклама была прямолинейна и подчас агрессивна.

По мере развития технологий продвижения в интернете ситуация улучшалась не сильно. Подходы практиковались те же, что и раньше. Всё, что хоть немного облегчало ситуацию — это в меру свободный от рекламы онлайн и вирусные форматы. Тем не менее, со временем, всё больше даёт о себе знать нативная реклама.

С точки зрения аудитории

Исследование «The Power of Native», опубликованное The Association of Online Publishers (AOP), говорит, что 59% опрошенных потребителей находят нативную рекламу полезной и информативной. Треть доверяют ему больше, нежели традиционной рекламе.

По более точным данным, 32% считают нативную рекламу более информативной против 16% за традиционную. 27% против 19% называют её более интересной, 21% против 13% — более полезной

Тем не менее, у пользователей нативность считается чуть менее привлекающей внимание и понятной

Впечатляющие цифры вполне оправданы: пользовательский опыт перенасыщен за многие годы взаимодействия со вторгающейся в личное пространство рекламой. Последняя не несёт конструктивного месседжа клиенту, действуя исключительно в коммерческих интересах рекламодателя. Контент, в свою очередь, встаёт на сторону потребителя. Он стремится помочь ему закрыть насущные потребности, предоставляет ценные сведения и советы в принятии решений. В этом случае потенциальным покупателям передаётся опыт и знания, применимые в жизни. Такой формат вызывает доверие, оказывая поддержку — он неравнодушен к аудитории.

С точки зрения рекламодателей

Во-первых, нативная реклама удобна тем, что нивелируется эффект баннерной слепоты. Пользователи рефлекторно игнорируют рекламу в её стандартных проявлениях. Но проявляют интерес к контенту, который знакомит их с полезной информацией.

Если говорить о размещении, то сообщение в ленте, in-feed, даёт CTR в 5-8 раз выше, нежели традиционные баннеры и медийный формат. Очевидно, что пользователь сосредоточен на содержимом ленты и ему нет нужды отвлекаться на посторонние блоки с объявлениями — тем более, что он уже не обращает на них внимания.

В ситуации, когда 9,5% пользователей российского интернета (по данным Рейтинг@Mail.ru за первые 10 месяцев 2018 года) пользуются блокировщиками — Ad Blockers, становится сложно обходиться традиционными форматами. Среди молодого поколения этот показатель в разы выше, что означает неминуемое усиление тенденции в ближайшие годы.

Согласно новому исследованию «Native Advertising Trends in News Media», проведённому Wan-Ifra и Native Advertising Institute, в течение 2017 года более 20% прибыли от рекламы, полученной новостными медиа, пришлось на нативную рекламу.

По данным на конец 2018 года, опрос 148 управляющих новостными компаниями из 53 стран мира выявил, что к 2021 году уже 36% всей выручки от размещения рекламы будет получено благодаря нативным публикациям.

Показателен пример директора издания Meduza Ильи Красильщика, который на Львовском медиафоруме признался, что до 80% денег издательство зарабатывает благодаря нативной рекламе. Конечно, сам он отметил некоторую несостоятельность данной модели, но в целом общий тренд выдержан, хоть и с перегибом.

Продолжая логическую цепочку инсайтов, CEO Wan-Ifra (World Association of Newspapers and News Publishers) утверждает, что «издатели продолжат выстраивать свою стратегию вокруг нативной рекламы, которая играет всё более важную роль в их генеральной стратегии.»

Сквозная аналитика

 от 990 рублей в месяц

• Автоматически собирайте данные с рекламных площадок, сервисов и CRM в удобные отчеты
• Анализируйте воронку продаж от показов до ROI
• Настройте интеграции c CRM и другими сервисами: более 50 готовых решений
• Оптимизируйте свой маркетинг с помощью подробных отчетов: дашборды, графики, диаграммы
• Кастомизируйте таблицы, добавляйте свои метрики. Стройте отчеты моментально за любые периоды

Узнать подробнее

52% владельцев ресурсов признались, что нативная реклама крайне важна в их стратегии, 43% назвали её важной. 42% отметили, что в их структуре работает обособленное подразделение, специализирующееся именно на нативном формате, что на 7% больше, чем в прошлом году

29% имеют команду, занимающуюся нативной рекламой, в штате.

По прогнозу с 2018 по 2025 год ожидается рост рынка нативной рекламы с CAGR на уровне 20,54%.

Примечания

Примечания и пояснения к статье «Нативное состояние белка».

• Белки, протеины, proteins – высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот, объединенных пептидными связями. Существуют простые белки, при гидролизе распадающиеся только на аминокислоты, и сложные белки (протеиды, холопротеины), в которых содержатся простетические группы (кофактор), при гидролизе сложных белков, кроме аминокислот, освобождается небелковая часть или продукты ее распада. Белки-ферменты катализируют (ускоряют) протекание биохимических реакций, оказывая значимое влияние на процессы метаболизма. Отдельные белки выполняют механическую или структурную функцию, образуя цитоскелет, сохраняющий форму клеток. Кроме того, белки играют ключевую роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле. Белки являются основой для создания мышечной ткани, клеток, тканей и органов у человека.
• В молекулах белка остатки аминокислот, расположенные последовательно, соединяются между собой ковалентно, благодаря чему образуются длинные неразветвленные цепи. Аминокислоты в данной цепи располагаются таким образом, что ^5,-аминогруппа (—NH₂) одной аминокислоты взаимодействует с ^5,-карбоксильной группой (—СООН) другой аминокислоты. При указанных взаимодействиях выделяется молекула воды и между двумя группами образуются пептидные связи.
• Амилоиды, amyloids – белково-полисахаридный комплекс, аномальные белки (гликопротеины), состоящие в основном из нерастворимых фибриллярных (фибриллярный компонент, F-компонент) и глобулярных (плазменный компонент, P-компонент) протеинов, а также полисахаридов. Скопление амилоида приводит к образованию стромально-сосудистого диспротеиноза (амилоидоза, амилоидной дистрофии, по МКБ-10 – E85). Кроме того, амилоиды наблюдаются при следующих заболеваниях: болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, Фатальная семейная бессонница, синдрома Дауна, болезнь Хантингтона, Медуллярный рак щитовидной железы, атеросклероз, ревматоидный артрит, пролактинома.
• Прионы, prions – особый класс инфекционных агентов, представленных белками, не содержащими нуклеиновых кислот, с аномальной третичной структурой. Прионы способны увеличивать свою численность, используя функции живых клеток (что делает их схожими с вирусами). Все известные прионы вызывают формирование амилоидов.

При написании статьи о нативном состоянии белка, в качестве источников, использовались материалы информационных и медицинских интернет-порталов, сайта новостей ScienceDaily.com, EnglandLab.com, Википедия, а также следующие печатные издания:

• Медина Ф. (составитель) «Большая медицинская энциклопедия». Издательство «АСТ», 2002 год, Москва,
• Лабинская А. С., Костюкова Н. Н., Иванова С. М. «Руководство по медицинской микробиологии. Частная медицинская микробиология и этнологическая диагностика инфекций». Издательство «Бином. Лаборатория знаний», 2010 год, Москва,
• Цыган В. Н., Камилова Т. А., Скальный А. В., Цыган Н. В., Долго-Собуров В. Б. «Патофизиология клетки». Издательство «Элби-СПб», 2014 год, Санкт-Петербург,
• Коржевский Д. Э., Григорьев И. П., Колос Е. А., Сухорукова Е. Г., Кирик О. В., Алексеева О. С., Гусельникова В. В. «Молекулярная нейроморфология. Нейродегенерация и оценка реакции нервных клеток на повреждение». Издательство «Спецлит», 2015 год, Санкт-Петербург.

Презентация на тему: » ФОЛДИНГ БЕЛКА.. Фолдингом белка (укладкой белка, от англ. folding) называют процесс спонтанного сворачивания полипептидной цепи в уникальную нативную.» — Транскрипт:

1

ФОЛДИНГ БЕЛКА.

2

Фолдингом белка (укладкой белка, от англ. folding) называют процесс спонтанного сворачивания полипептидной цепи в уникальную нативную пространственную структуру (третичная структура). Фолдинг белка

3

Вопрос — каким образом белки так быстро (буквально за наносекунды) принимают необходимую третичную структуру. Так, достаточно простой белок, состоящий из ста аминокислот, может принять форм. Если он даже будет изменять эти формы со скоростью 100 миллиардов в секунду, для того чтобы достигнуть необходимой, у него уйдёт на это вечность. При этом скорость, с которой белки свёртываются, чрезвычайно чувствительна к температуре. Совсем недавно китайские учёные Ляофу Луо и Цзунь Лу предложили объяснять этот процесс его квантовой природой

Это открытие для биологии настолько же важно, как открытие законов термодинамики в физике

4

В холдинге участвуют белки- шапероны. Большинство только что синтезированных белков может сворачиваться при отсутствии шаперонов Шапероны класс белков, главная функция которых состоит в укладке третичной структуры белка, восстановлении правильной третичной структуры повреждённых белков, а также образование и диссоциация белковых комплексов.

5

Многие шапероны являются белками теплового шока, то есть белками, экспрессия которых начинается в ответ на рост температуры или другие клеточные стрессы Белки теплового шока – Hsp (heat shock protein). Hsp60, Hsp70 Шапероны участвуют в холдинге только что созданных белков в тот момент, когда они «вытягиваются» из рибосомы. Другие шапероны участвуют в исправлении потенциального вреда, который возникает из-за неправильного сворачивания белков

6

Hsp70 играют доминирующую роль в холдинге и рехолдинге клеточных белков среди всех шаперонов у эукариот Для их работы необходимо присутствие еще одного класса белков — Hsp40. Шаперонины белки, работающие «в паре» с шаперонами, обеспечивают правильное сворачивание полипептидной цепи, временно «изолируя» только что сошедший с рибосомы белок в своей внутренней полости При этом бактериальные шаперонины «закрываются» с помощью отдельной «крышки», а шаперонины эукариот имеют «встроенную» «задвижку»

8

Фолдинг белков происходит в эндоплазматическом ретикулуме В нём содержатся необходимые для холдинга шапероны и ферменты Кроме того ЭПС обладает уникальным окислительным потенциалом, облегчающим образование дисульфидных связей в процессе укладки белка. Из эндоплазматического ретикулума белки с корректной укладкой отправляются к месту назначения. Белки с нарушенной укладкой подвергаются ассоциированной с эндоплазматической сетью деградации

9

Деградация белков проходит по убиквитин-протеасомному пути (Аарон Чехоновер, Аврам Гершко и Ирвин Роуз, 2004) Деградация белка

10

Убиквити́н (от англ. ubiquitous вездесущий) небольшой консервативный белок Убиквитинилирование это посттрансляционное присоединение ферментами убиквитин-лигазами одного или нескольких молекул убиквитина с помощью ковалентной связи к ε-NH 2 группе остатков Лиз белка-мишени. Присоединение убиквитина влияет на внутриклеточную локализацию и функцию белков. Самым первым открытием стала деградация белков, помеченных мультиубиквитиновыми цепями, с помощью 26S- протеасомы. Система убиквитинилирования вовлечена в такие важные процессы, как пролиферация, развитие и дифференцировка клеток, реакция на стресс и патогены, репарация ДНК.

11

При помощи убиквитин-лигаз (E1, E2, E3) цепь из 4 или более молекул убиквитинов присоединяется к одному или более остатку лизина на целевом белке. Такой убиквитинилированный белок транспортируется к протеасоме, где цепь убиквитинов удаляется, позволяя белку развернуться (unfold) и загрузиться во внутрь протеасомы, где он деградирует с помощью трёх тренинговых протеаз.

12

Протеасома (от англ. protease протеиназа и лат. soma тело) мульти субъединичная протеаза, присутствующая в клетках эукариот, архей и некоторых бактерий. У эукариот протеасомы присутствуют в цитозоль и ядре Протеасомы выделяют в виде индивидуальных частиц с коэффициентами седиментации 20S и 26S В человеческой клетке насчитывается около 30,000 протеасом Они неспецифично расщепляют белки до пептидов длинной 7-9 аминокислот.

Вычислительные методы для изучения сворачивания белка

Энергетический пейзаж сворачивания белка

Явление сворачивания белка было в основном экспериментальным усилием до формулировки энергетической пейзажной теории белков Джозефом Бринджелсоном и Питером Уолайнсом в конце 1980-х и в начале 1990-х. Этот подход ввел принцип минимального расстройства. Этот принцип говорит, что природа выбрала последовательности аминокислот

так, чтобы свернутое государство белка было очень стабильно. Кроме того, нежеланный

взаимодействия между аминокислотами вдоль складного пути уменьшены

создание приобретения свернутого государства очень быстрый процесс.

Даже при том, что природа уменьшила уровень расстройства в белках,

определенная степень его остается до сих пор, как может наблюдаться в присутствии местного

минимумы в энергетическом пейзаже белков.

Последствие этих эволюционно отобранных последовательностей — то, что белки, как обычно думают, глобально «направили энергетические пейзажи» (выдуманный Жозе Онюшиком), которые в основном направлены к родному государству. Этот «пейзаж» трубы сворачивания позволяет белку сворачиваться к родному государству через любое большое количество путей и промежуточных звеньев, вместо того, чтобы ограничиваться единственным механизмом. Теория поддержана и вычислительными моделированиями образцовых белков и экспериментальными исследованиями, и она использовалась, чтобы улучшить методы для предсказания структуры белка и дизайна. Описание белка, сворачивающегося выравнивающимся пейзажем свободной энергии, также совместимо с 2-м законом термодинамики. Физически, думая о пейзажах с точки зрения visualizable поверхностей потенциальной или полной энергии просто с максимумами, пунктами седла, минимумы и трубы, скорее как географические пейзажи, возможно немного вводят в заблуждение. Соответствующее описание — действительно высоко-размерное фазовое пространство, в котором коллекторы могли бы взять множество более сложных топологических форм.

Моделирование сворачивания белка

или с начала методы для вычислительного предсказания структуры белка связаны с, но строго отличный от экспериментальных исследований сворачивания белка. Molecular Dynamics (MD) — важный инструмент для изучения сворачивания белка и динамики в silico. Первые моделирования сворачивания равновесия были сделаны, используя неявную растворяющую модель и выборку зонтика. Из-за вычислительной стоимости с начала MD складные моделирования с явной водой ограничены пептидами и очень маленькими белками. Моделирования MD больших белков остаются ограниченными динамикой экспериментальной структуры или ее высокотемпературного разворачивания. Чтобы моделировать долговременные процессы сворачивания (вне приблизительно 1 микросекунды), как сворачивание небольшого размера белков (приблизительно 50 остатков) или больше, некоторые приближения или упрощения в моделях белка могут быть введены ускорению процесс вычисления.

40-petaFLOP распределенный вычислительный проект, Folding@home созданный группой Виджея Пэйнда в Стэнфордском университете, моделирует сворачивание белка, используя продолжительность обработки без работы центральных процессоров и GPUs персональных компьютеров от волонтеров. Проект стремится понимать белок misfolding и ускорять дизайн препарата для исследования болезни.

Долгие моделирования непрерывной траектории были выполнены на Антоне, в широком масштабе параллельный суперкомпьютер, разработанный и построенный вокруг таможенного ASICs и межсоединений Исследованием Д. Э. Шоу. Самым длинным изданным результатом моделирования выполненное использование Антона являются 1,112 моделирования миллисекунды NTL9 в 355 K.

Посттрансляционная модификация белков

К основным реакциям процессинга относятся:

1. Удаление с N-конца метионина или даже нескольких аминокислот специфичными аминопептидазами.

2. Образование дисульфидных мостиков между остатками цистеина.

3. Частичный протеолиз – удаление части пептидной цепи, как в случае с инсулином или протеолитическими ферментами ЖКТ.

4. Присоединение химической группы к аминокислотным остаткам белковой цепи:

• фосфорной кислоты – например, фосфорилирование по аминокислотам Серину, Треонину, Тирозину используется при регуляции активности ферментов или для связывания ионов кальция,
• карбоксильной группы – например, при участии витамина К происходит в составе протромбина, проконвертина, фактора Стюарта, Кристмаса, что позволяет связывать ионы кальция при инициации свертывания крови,
• метильной группы – например, метилирование аргинина и лизина в составе используется для регуляции активности генома,
• гидроксильной группы – например, присоединение ОН-группы к лизину и пролину с образованием гидроксипролина и гидроксилизина необходимо для созревания молекул при участии витамина С,
• йода – например, в тиреоглобулине необходимо для образования предшественников тиреоидных гормонов йодтиронинов,

5. Включение простетической группы:

• углеводных остатков – например, гликирование требуется при синтезе гликопротеинов.
• гема – например, при синтезе гемоглобина, миоглобина, цитохромов, каталазы,
• витаминных коферментов – биотина, ФАД, пиридоксальфосфата и т.п.

6. Объединение протомеров в единый олигомерный белок, например, гемоглобин, коллаген, лактатдегидрогеназа, креатинкиназа.

Фолдинг белков

Фолдинг – это процесс укладки вытянутой полипептидной цепи в правильную трехмерную пространственную структуру. Для обеспечения фолдинга используется группа вспомогательных белков под названием шапероны (chaperon, франц. – спутник, нянька). Они предотвращают взаимодействие новосинтезированных белков друг с другом, изолируют гидрофобные участки белков от цитоплазмы и «убирают» их внутрь молекулы, правильно располагают белковые домены.

В целом шапероны способствуют переходу структуры белков от первичного уровня до третичного и четвертичного.

При нарушении функции шаперонов и в отсутствии фолдинга в клетке формируются белковые отложения – развивается амилоидоз. Насчитывают около 15 вариантов амилоидоза.

Что делается для решения проблемы?

Существует две группы методов предсказания структуры.

К первой относятся так называемые методы моделирования «с нуля» (ab initio, de novo, есть и другие синонимичные термины), когда модели строятся лишь на основании первичной структуры, без использования сравнительных методов с уже известными структурами, зато с использованием всего накопленного понимания физики сворачивания биополимеров. Фундаментальная значимость этих методов состоит в том, что они помогают понять физико-химические принципы белкового фолдинга, ответить на этот животрепещущий вопрос — почему белок сворачивается так, а не иначе? Однако недостатками этих методов являются очень большая сложность вычисления и невысокая точность . Эти методы требуют упрощений и приближений, а также являются неэффективными для предсказания структур крупных белков. В 2007 году за счет методов моделирования de novo впервые с высокой точностью была определена структура одного из белков бактерии Bacillus halodurans, но белок этот относительно невелик (112 аминокислотных остатков), а для получения точной модели потребовалась мощность более 70 000 персональных компьютеров и суперкомпьютера; кроме того, из 26 полученных моделей точной оказалась лишь одна . Методы молекулярной динамики (МД) позволяют описывать молекулярные события и способны проследить процесс сворачивания белка в нативную структуру: в 2010 году впервые удалось это сделать за счет вычислительной мощности специально созданного суперкомпьютера Anton .

Ко второй группе методов относятся методы сопоставительного моделирования. Они основываются на явлении гомологии, то есть общности происхождения объектов (органов, молекул и др.). Таким образом, у «предсказателя» есть возможность сравнивать последовательность белка, структуру которого необходимо смоделировать, с шаблоном, то есть белком, структура которого известна и который предположительно является гомологом, и на основании их схожести строить модель с последующими корректировками (похожие последовательности сворачиваются в похожие структуры)

Эти методы сейчас более популярны, так как предсказание структуры белков является важной практической задачей, а к настоящему моменту появились вычислительные средства, базы данных, а также стало известно, что количество возможных вариантов укладок белковых структур ограничено , (рис. 4). И пусть эти методы не снимают самой проблемы белкового фолдинга, они способны помочь решать конкретные практические задачи, пока другие бьются над исследованием более фундаментальных вопросов

Подробнее о применении компьютерных методов для предсказания белковых структур читайте в статье на «биомолекуле»: «Торжество компьютерных методов: предсказание строения белков» .