Исследование описывает систематический высокопроизводительный подход к проектированию для виртуального скрининга и создания новых молекул на основе полипептидов, которые образуют регулярные вторичные структуры, которые можно использовать в исследованиях в области биологии или материаловедения. Исследование опубликовано в журнале Журнал Американского химического общества.
Обычные вторичные структуры, такие как альфа-спирали и бета-листы, образуют фундаментальную основу белковой архитектуры. Они необходимы для понимания сворачивания и функционирования белков, помогают прогнозировать структуру, идентифицировать мишени лекарств и изучать молекулярные механизмы, лежащие в основе заболеваний.
Команда систематически исследовала более 200 000 комбинаций 130 небиологических аминокислот с разнообразными химическими свойствами, расширяя разнообразие вторичных структур полипептидов. Этот инновационный подход, разработанный доктором философии Адамом Мойером, привел к открытию сотен уникальных низкоэнергетических повторяющихся структур.
Исследование проводилось совместно с Гаэтано Монтелионе, доктором философии, профессором и кафедрой химии и химической биологии Constellation Endowed Политехнического института Ренсселера (RPI); и Дэвид Бейкер, доктор философии, профессор биохимии, исследователь HHMI и директор Института дизайна белков (IPD) Медицинской школы Вашингтонского университета. Недавно Бейкер был назван одним из лауреатов Нобелевской премии по химии 2024 года за разработку новой области дизайна белков de novo.
«Мы охарактеризовали 10 недавно идентифицированных дипептидных повторяющихся структур с помощью спектроскопии кругового дихроизма и сравнения с их расчетными спектрами», — сказал Монтелионе. Рассчитанные спектры используются для прогнозирования поглощения или излучения света на определенных длинах волн, что помогает охарактеризовать молекулярную геометрию полимеров. Было обнаружено, что эти 10 дипептидных повторяющихся полимеров имеют упорядоченную структуру, как и ожидалось.
Более детальные ЯМР и рентгеновские кристаллографические исследования двух из этих полимеров показали, что они соответствуют их вычислительным моделям. Этот результат подтверждает обоснованность их подхода к проектированию. Вычислительный конвейер можно обобщить для широкого спектра полимеров, что открывает путь для более широкого применения в проектировании материалов.
«IPD является мировым лидером в разработке искусственного интеллекта и других вычислительных методов для создания новых белков и полипептидов, полезных для различных приложений в области биотехнологий и материаловедения», — сказал Монтелионе.
«Наше сотрудничество увеличивает воздействие этих искусственных белков. Оно также привносит в RPI передовые технологии, которые усиливают наши усилия в нескольких связанных научно-исследовательских программах, направленных на создание новых биомолекул, которые могут модулировать сети белок-белкового взаимодействия в биологии рака и вирусных инфекциях. процессы».
«Это исследование открывает путь к разработке новых материалов с желаемым набором конкретных свойств», — сказал Курт Бренеман, доктор философии, декан Школы наук RPI. «Эта работа также способствует нашему растущему пониманию того, как моделировать структуру и стабильность полимера».
Дополнительная информация:
Адам П. Мойер и др., Перечислительное открытие неканонических вторичных структур полипептидов, Журнал Американского химического общества (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c04991
Предоставлено Политехническим институтом Ренсселера.
Цитирование: Новые молекулы на основе полипептидов могут проложить путь к усовершенствованному дизайну полимеров (30 октября 2024 г.), получено 30 октября 2024 г. с https://phys.org/news/2024-10-polypeptide-based-molecules-pave-polymer.html.
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любых добросовестных сделок в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержимое предоставлено исключительно в информационных целях.