Определение структуры белков: рентгеновская кристаллографияОдним из важнейших методов биологии является рентгеновская кристаллография, с помощью которой анализируются структуры белков. Знание таких структур позволяет ученым делать выводы о том, что делает белок и как он это делает, а также разрабатывать лекарства, которые ингибируют или активируют функцию этого белка.
Для рентгеновской кристаллографии белки очищают и сушат, чтобы сформировать кристалл, каждый из которых содержит миллионы копий одного и того же белка. Затем световые рентгеновские лучи на кристалле позволяют сделать выводы о том, где расположены самые маленькие строительные блоки белка — атомы, и насколько динамичен каждый из них, то есть насколько он может колебаться в своем местоположении. Делая это для одного кристалла, они получают средние значения, основанные на поведении миллионов копий эквивалентных атомов.
Вы могли бы подумать, что этого достаточно, чтобы быть уверенным в том, что белок выглядит именно так и в природе. Но на самом деле это не так, и иногда усреднение может вводить в заблуждение, поскольку Боян Загрович, ведущий автор исследования, объясняет: «Возьмем, например, среднее расположение вратаря во время футбольного матча.
Учитывая, что команды меняются сторонами в перерыве между таймами, это неверно. примерно в центре поля, явно нерепрезентативная ситуация ».Атомы в белках колеблются в шесть раз больше, чем думают в настоящее времяИтак, как правильно текущие программы анализа рентгеновских кристаллографических данных фиксируют структуру белка и его динамику? Это был один из вопросов, на который Антония Кузманич хотела ответить во время учебы в аспирантуре у Загровича при поддержке его Стартового гранта Европейского исследовательского совета (ERC).
Вместе с сотрудником Наврадж С. Панну из Лейденского университета, Нидерланды, она использовала компьютерное моделирование, чтобы «построить» кристалл белка и проанализировать его методами рентгеновской кристаллографии, прежде чем использовать стандартные программы для захвата характеристик белка из кристаллографических данных. . Это позволило ей проверить, "видит ли" то, что в настоящее время анализируются кристаллографические данные, то, что есть на самом деле. «Мы были действительно удивлены, обнаружив, что современные программы, используемые для прогнозирования структуры белка по данным рентгеновской кристаллографии, недооценивают уровень динамики — настолько, насколько каждый атом может колебаться в своем положении — до шести раз. «Это много, это как если бы мы могли внезапно повернуть голову на 180 градусов, а не просто влево или вправо», — поясняет Антония Кузманич.Вдохновляющая работа
Гариб Муршудов из Кембриджского университета, Великобритания, структурный биолог и один из исследователей докторской диссертации Антонии Кузманич, написал: «Это моя любимая глава, она вдохновляет … она ясно показывает, что необходимо разработать новые способы описания белков. динамика в кристаллах ". Более точные способы интерпретации данных рентгеновской кристаллографии и определения динамики белка не только дадут более четкую и реалистичную картину того, как белок выглядит в природе — так что местоположение и движения вратаря будут точно известны — но и также поможет разработать лекарства, которые могут более точно и действенно изменять функцию белка.