Создан самый крупный человеко-разработанный белок, что ускорит белковую инженерию

Команда химиков из Университета Вандербильта разработала и успешно синтезировала вариант белка, который природа использует для производства незаменимой аминокислоты гистидина. Этот синтетический белок, обозначенный FLR, более чем вдвое превышает размер предыдущего рекордсмена, созданного исследователями Вашингтонского университета в 2003 году.

FLR подтверждает новый подход, разработанный учёными Вандербильта, который позволяет проектировать функциональные искусственные белки, значительно более крупные, чем было возможно ранее.

"У нас теперь есть алгоритмы, необходимые для конструирования крупных белков с формами, которых вы не видите в природе. Это даёт нам инструменты для создания новых, более эффективных антител и других полезных белков", — заявил возглавлявший работу доцент химии Йенс Мейлер.

Новый подход: Группа из Вандербильта обошла существующее ограничение, модифицировав широко используемую платформу белкового инжиниринга ROSETTA, чтобы та могла учитывать симметрию в процессе проектирования.

• Предыдущий предел подхода in silico (в компьютере) даже с использованием суперкомпьютеров составлял около 120 аминокислот.
• Предыдущий рекордсмен содержал 106 аминокислот.
• Новый белок FLR содержит 242 аминокислоты.

Учёт симметрии позволил резко сократить требуемое вычислительное время. Используя 400 процессоров суперкомпьютера в Университете Вандербильта, на поиск наиболее стабильной конфигурации ушло 10 дней непрерывной обработки.

Проверка дизайна: Исследователи синтезировали последовательность ДНК, кодирующую белок, вставили её в бактерии E. coli и подтвердили, что те производят белок, и он сворачивается правильно.

Значение и форма:

• Успех поддерживает спорную теорию эволюции белков — гипотезу дупликации и слияния генов.
• Белок FLR принимает трёхмерную форму, называемую TIM-баррель (или бочонок ТРИОЗОФОСФАТИЗОМЕРАЗЫ), которая встречается в 10% всех белков и особенно распространена среди ферментов. Она образована восемью бета-слоями, окружёнными восемью альфа-спиралями, расположенными в форме шестиугольника, напоминающего крошечную бочку.