Российские физики научились читать белки при помощи рентгена и серы
Российские и зарубежные ученые научились определять структуру белковых молекул при помощи рентгеновского лазера и атомов серы в составе их молекул, что ускорит поиск лекарств и причин развития редких болезней, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
"Когда я участвовал в работе по определению структуры первого рецепторного белка, у меня ушел примерно год на то, чтобы получить кристаллы достаточно большого размера для проведения классической рентгеновской дифракции. Мы надеемся, что разработанный нами метод позволит ускорить эту работу в несколько раз", — рассказывает Вадим Черезов из Московского Физтеха, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Черезов и его коллеги из МФТИ и университета Южной Калифорнии изучают работу так называемых семиспиральных рецепторов, GCPR-белков, играющих ключевую роль в передаче сигналов из окружающей среды внутрь клеток, к примеру, в работе зрения, слуха и ряда других органов чувств. Поломки в генах, связанных с их работой, приводят к серьезным нарушениям в жизни клеток и к тяжелым последствиям, в том числе к полной слепоте.
По этой причине ученые активно изучают структуру таких белков и пытаются понять, как они выглядят в трехмерном пространстве. Сделать это крайне тяжело – нужно или просчитать их структуру на компьютере, потратив астрономическое количество времени, или выделить белок в чистом виде, заморозить его и "просветить" при помощи мощного рентгеновского лазера. И та и другая операция требуют огромного количества времени и усилий, что замедляет процесс изучения GCPR-белков и поиск типичных поломок в них.
Ученым из МФТИ и ряда американских вузов смогли упростить эту задачу, используя мощный рентгеновский лазер на свободных электронах и особую методику обработки изображения, опирающуюся на то, как отражают и переизлучают рентгеновское излучение атомы серы, всегда встречающиеся в молекулах белков.
Используя эту методику, Черезову и его коллегам удалось восстановить структуру одного из GCPR-белков, A2A-рецептора, с разрешением в 0,25 нанометра, и затем улучшить его до показателя в 0,19 нанометров, что всего в два раза больше диаметра атома водорода. Столь высокое разрешение, как отмечают ученые, позволяет не только изучать структуру белков, но и видеть молекулы жиров и воды, окружающие их, и то, как они взаимодействуют с белковыми молекулами.
Как передает пресс-служба МФТИ, из существующих 800 рецепторных белков на сегодняшний день нам известны структуры только 34 молекул. Методика Черезова и его коллег, как надеются ученые, позволит значительно ускорить их исследования, и поможет в создании новых эффективных препаратов против огромного количества заболеваний.