Новые методы обработки изображений улучшают 3D-реконструкции макромолекул, включая белок SARS-CoV-2

Международное исследование под руководством Университета Комплутенсе в Мадриде (UCM) предложило новые вычислительные методы обработки изображений, которые улучшают анализ и трёхмерную реконструкцию биологических макромолекул.

В настоящее время определение состава (последовательности аминокислот) макромолекул, таких как белки, относительно просто. Однако определение формы, в которой они упорядочены в трёхмерной структуре, — нет. Новая методология, опубликованная в Nature Communications, улучшает визуализацию 3D-реконструкций, полученных с помощью криогенной электронной микроскопии, а также их качество.

«Это исследование помогает расширить наше понимание белков и других макромолекул, поддерживающих основные жизненные процессы, предоставляя новые инструменты для структурных биологов», — пояснил Хавьер Варгас, исследователь Ramón y Cajal на кафедре оптики UCM.

Эти методы применяются к различным биологически значимым макромолекулам, включая 3D-реконструкции S-белка шипа SARS-CoV-2.

«Этот белок необходим для проникновения вируса в клетки человека. Обработка этого белка новыми методами помогла проанализировать области, которые ранее не поддавались интерпретации», — говорит физик.

Польза для разработки лекарств

Исследование началось, когда Варгас работал профессором в Университете Макгилла (Канада), и было проведено и завершено после его возвращения в UCM в середине 2020 года. Помимо этих учреждений, в исследовании также участвовали Национальный центр биотехнологий Высшего совета научных исследований (Испания) и Техасский университет в Остине (США).

Исследователи прогнозируют, что это исследование будет использоваться для улучшения построения атомных моделей макромолекул без предварительной информации на основе 3D-реконструкций, полученных с помощью криогенной электронной микроскопии.

«Эта информация необходима для понимания и характеристики макромолекул с биохимической точки зрения и полезна для разработки новых лекарств, например, для блокирования доступа SARS-CoV-2 внутрь клеток», — подчёркивает Варгас.