Нано-машины для «бионических белков»
Физики Венского университета совместно с исследователями из Венского университета природных ресурсов и наук о жизни создали нано-машины, воспроизводящие основные функции белков. Они представили первый универсальный и модульный пример полностью искусственной белковоподобной модели, благодаря Венскому научному кластеру (VSC) — высокопроизводительной вычислительной инфраструктуре. Эти «бионические белки» могут сыграть важную роль в инновациях фармацевтических исследований. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Белки — фундаментальные строительные блоки всех известных живых организмов. Из-за большого количества и сложности биомолекулярных процессов, которые они могут выполнять, белки часто называют «молекулярными машинами». Например, белки в мышцах: при каждом сокращении, стимулируемом мозгом, бесчисленное множество белков меняют свою структуру, создавая коллективное движение сокращения. Этот необыкновенный процесс выполняют молекулы размером всего около нанометра (миллиардной доли метра). Сокращение мышц — лишь одна из многочисленных функций белков: существуют белки, транспортирующие грузы в клетках, белки, строящие другие белки, и даже «клетки», в которые могут быть помещены «плохо ведущие себя» белки для коррекции.
«Имитация этих удивительных биомеханических свойств белков и перенос их в полностью искусственную систему — наша долгосрочная цель», — говорит Иван Колуцца с факультета физики Венского университета.
Моделирование благодаря Венскому научному кластеру (VSC)
В статье в Physical Review Letters команда представила первый пример полностью искусственной биомиметической модели, способной спонтанно самоорганизовываться в заданную структуру. Используя компьютерное моделирование, они провели обратный инжиниринг белков, сосредоточившись на ключевых элементах, которые дают им возможность выполнять программу, записанную в генетическом коде. Вычислительно интенсивное моделирование стало возможным благодаря доступу к мощному Венскому научному кластеру (VSC), совместно управляемому Венским университетом, Венским техническим университетом и Венским университетом природных ресурсов.
Искусственные белки в лаборатории
Команда сейчас работает над созданием таких искусственных белков в лаборатории с использованием специально функционализированных наночастиц. Частицы будут соединены в цепочки в соответствии с последовательностью, определённой компьютерным моделированием, так чтобы искусственные белки сворачивались в заданные формы. Такие заузленные наноструктуры могут быть использованы как новые стабильные средства доставки лекарств и как более стабильные, ферментоподобные катализаторы.