Форум

Приветствую всех посетителей нашего сайта и форума. В виду форс-мажорных обстоятельста наш ресурс долгое время был недоступен. Данные "старого" сайта пока продолжают находиться вне нашего доступа и перспективы пока не ясны. Поэтому было принято решение воссоздать ресурс на новой платформе, перенеся, по возможности, большую часть инфомации. Пока ресурс находится в стадии наполнения, но общаться уже можно. Поэтому - регистрируйтесь и помогайте нам в наполнении сайта и форума новой, актуальной и полезной информацией.
Вы должны войти, чтобы создавать сообщения и темы.

Проект Rosetta@Home

Цель проекта - решение одной из самых больших проблем в молекулярной биологии - вычисление 3-х мерной структуры белков из их аминокислотных последовательностей. Благодаря недавно завершенному проекту "Геном человека" известны аминокислотные последовательности всех белков в человеческом организме. Исследования по данному проекту также помогут в проектировании новых, не существующих белков. В случае успешного решения данных проблем мы сможем бороться с такими болезнями как рак, малярия, болезнь Альцгеймера, сибирская язва и другими генетическими и вирусными заболеваниями.

По сути Rosetta - это компьютерная программа для поиска:

- структуры с наименьшей энергией для заданной аминокислотной последовательности для предсказания структуры белка,

- обратная задача - поиск аминокислотной последовательности с наименьшей энергией для заданной белковой структуры;

а также расчета взаимодействия комплекса белок-белок.

В данном проекте используется обратная связь по прогнозированию и полученным результатам, чтобы улучшать потенциальные функции и алгоритмы поиска.

Array

Информация о проекте Rosetta@home... 2019 год

Решил составить краткий список научных достижений за прошедшую пятилетку, которые стали возможными благодаря Розетте, чтобы иметь представление, в каких направлениях сейчас ведутся работы. Так как я не специалист по биологии и медицине, попробовал начать с научно-популярных статей, благо об успехах Дэвида Бэйкера и его коллег пишут довольно много и часто, чему в немалой степени способствует широта его взглядов и талант популяризатора. Первая попавшаяся мне на глаза статья в журнале Science [Thisproteindesigneraimstorevolutionizemedicinesandmaterials] оказалась довольно удачной, ибо легко читается и вместе с тем описывает своего рода революцию, которая произошла за последние годы в области предсказания структуры белка и благодаря которой стало возможным проектирование и создание искусственных белков с нужными функциями. Суть этой революции иллюстрирует ролик из данной статьи, переведенный на русский язык:

https://youtu.be/QSfntmjVtpQ

(Как оказалось впоследствии, многие публикации переведены на русский язык, но они разбросаны по всему рунету без какой-либо системы и часто с произвольными заголовками. Поэтому там, где это возможно, я буду давать ссылки на руcскоязычный вариант, а на статьи, для которых перевода не нашел, -- в первоисточнике).

Вот, например, перевод хорошей обзорной статьи из Нью-Йорк Таймс всего годичной давности: Спроектируй своё тело
http://t-human.com/news/design-your-body
Более подробно о подходе, который иллюстрирует видео, можно также прочитать в другой статье на русском (под "коллективом ученых" там подразумевается Сергей Овчинников, работающий с Бэйкером, и его коллеги): Метагеномика помогла предсказать структуры для 614 семейств белков
https://nplus1.ru/news/2017/01/20/metagenomics

В целом, основные результаты, которые мне, как неспециалисту, удалось наскрести из научных и околонаучных публикаций, датированных пятью последними годами, сводятся к следующему (пусть компетентные люди меня поправят или дополнят, если что):

----------------------------------------------------------------

- Универсальное средство против гриппа. Создан белок, блокирующий гемагглютинин -- неизменную часть вируса гриппа, которая позволяет ему проникать сквозь мембрану внутрь клетки (Пару-тройку лет назад у нас об этом писали многие центральные СМИ: [Американские ученые нашли уязвимое место вируса гриппаПрепарат HB36,6 — спасение от всех штаммов гриппаИскусственный белок побеждает грипп] и т.д.). Препарат впрыскивали в нос мышам, зараженным смертельной дозой вируса, или вводили здоровым мышам, которых впоследствии инфицировали. Все грызуны выжили. Как пишут в статьях, по эффективности он в десять раз превосходит представленный на рынке препарат Тамифлю. К тому же действует против разных штаммов вируса гриппа, который год от года мутирует. - В ходе этих работ были также созданы короткие белки ("mini-proteinbinders"), которые связывают и нейтрализуют смертельно опасный нейротоксин ботулизма. В экспериментах с мышами они предотвратили проникновение токсина ботулизма в клетки мозга [Разработан ускоренный метод создания тысяч стабильных белков].

https://www.interfax.ru/world/493799

http://novayagazeta-ug.ru/article/u4949/2016/02/09/132504

https://scientificrussia.ru/articles/iskusstvennyj-belok-pobezhdaet-gripp

https://hightech.fm/2017/09/28/protein-rapid

- Создан искусственный иммуностимулирующий белок для борьбы с раком -- функциональный аналог интерлейкина-2 (IL-2), но лишенный его побочных эффектов. В модели рака толстой кишки и меланомы у мышей соединение уменьшало побочные эффекты, связанные с α-рецепторами, сильно сдерживало рост опухоли и даже устраняло опухоли у части животных. Обычные IL-2, которые давали другим мышам, не выполняли последнюю функцию. По словам эксперта, новый препарат может позволить врачам предоставлять пациентам лечение в большем объеме и на более длительные периоды, чтобы помочь иммунной системе избавиться от рака. Он также может оказаться полезным в сочетании с одобренными иммунотерапевтическими препаратами, называемыми ингибиторами контрольных точек иммунитета, которые блокируют скрытие опухолей от иммунной системы. Пока белок был протестирован только на животных, но вскоре он может быть проверен и на людях [Создан белок против рака без побочных эффектов]. https://scientificrussia.ru/articles/sozdan-belok-protiv-raka-bez-pobochnyh-effektov

- Созданы искусственные белки-ферменты, разушающиеглютен (клейковину) -- вещество из пшеницы, которое содержится во многих продуктах, но не переносится большим количеством людей, страдающих заболеваниями ЖКТ или обладающих повышенной чувствительностью к нему. Лекарство может приниматься перед едой и затем участвовать в процессе пищеварения. В отличие от натуральных ферментов, искусственные белки действуют только на глютен, избегая побочных эффектов, и могут достаточно долго находиться в агрессивной среде желудка, не разрушаясь сами. В ближайшее время планируется их клиническое испытание на людях [ScientistsDevelopingDesignerEnzymestoTreatCeliacDisease].

https://theceliacscene.com/synthetic-biology-designer-enzymes-celiac-disease/

- Созданы белки-ферменты (катализаторы), способные превращать атмосферный углекислый газ в органические молекулы -- потенциальный источник для углеродно-нейтрального топлива [Computationalproteindesignenables a novelone-carbonassimilationpathwayUnleashingthe Power ofSyntheticProteins]

https://www.bakerlab.org/index.php/2015/12/01/computational-protein-design-enables-a-novel-one-carbon-assimilation-pathway/

http://www.futurepostponed.org/blog/syntheticproteins

- Ученые смоделировали и получили искусственный белок бочкообразной формы, внутренняя полость которого может связываться с молекулой DFHBI, светящейся в связанном состоянии. Когдабелокввеливклетки, содержащиемизернуюдолю DFHBI, тезасветились [Watch these new ‘designer proteins’ light up when they hit their target]. Этот подход позволяет разрабатывать биосенсоры для диагностики и лечения опасных заболеваний, а также для мониторинга эффективности лечения.

https://youtu.be/48u0XQz5Mrw

http://www.sciencemag.org/news/2018/09/watch-these-new-designer-proteins-light-when-they-hit-their-target

 

- С применением данной методики разработаны белки-сенсоры, которые могут обнаруживать очень малое присутствие опиоидного вещества фентанил, что может использоваться в медицинских целях, в борьбе с наркоманией или для контроля окружающей среды [Computationaldesignofenvironmentalsensorsforthepotentopioidfentanyl]. По заказу военных ученые вывели генномодифицированную форму цветка-сорняка РезушкаТаля, в которой присутствует этот белок. Его предлагается высаживать в местах предполагаемой химической атаки, и в случае появления фентанила в воздухе трава будет светиться) [MeettheBiochemistEngineeringProteinsFromScratchSensorsforthepotentopioidfentanyl].

https://elifesciences.org/articles/28909

http://discovermagazine.com/2018/nov/all-in-the-fold

Также ведется аналогичная работа над биосенсорами для афлатоксина -- смертельно опасного токсина, вырабатываемого грибами на зерновых культурах и вызывающего рак печени. Зерно должно само сигнализировать о наличии в нем опасного вещества.

- Разработаны самособирающиеся белковые контейнеры (очень точно, на атомарном уровне), способные заключать в себе нужный груз (лекарство и т.п.) для доставки в организм. Одновременно они могут нести на своей поверхности белки, способные связываться с похожими белками на определенных клетках -- принципиально новый способ доставки лекарств к клеткам без побочных эффектов для всего организма [Самособирающийся белковый икосаэдрDesignedProteinContainersPushBioengineeringBoundaries].

http://www.vechnayamolodost.ru/articles/nanotekhnologii/samosobirayushchiysya-belkovyy-ikosaedr/

http://www.ipd.uw.edu/2016/07/designed-protein-containers-push-bioengineering-boundaries/

- Новые белковые контейнеры как средство доставки генов через организм [Evolutionof a designedproteinassemblyencapsulatingitsown RNA genome]. Эти гены могли бы исправлять наследственные болезни. Они также рассматриваются как способ перепрограммировать иммунные клетки на борьбу с раком.

https://www.nature.com/articles/nature25157

- Разработаны искусственные трансмембранные белки, их удалось изготовить внутри бактерий и клеток млекопитающих -- методика, которая позволит исследователям создавать трансмембранные белки с совершенно новыми структурами и функциями [Ученые создали сложные трансмембранные белки с нуля].
https://ab-news.ru/2018/03/04/uchenye-sozdali-slozhnye-transmembrannye-belki-s-nulya/

- Обнаружена связь между болезнью Альцгемейра и тау-белком, который вызывает воспалительные процессы, приводящие к повреждениям мозга. Это многообещающее открытие может привести к появлению новых форм терапии этой болезни [Открыта важная роль тау-белка в болезни Альцгеймера].

https://hightech.fm/2017/09/27/alzheimer-gene

- Кроме того, ученым удалось спроектировать и скомпилировать библиотеку многих новых стабильных пептидных структур, которые могут служить базовыми платформами для архитектуры новых препаратов. Эти методы можно использовать для собственной разработки пептидов с абсолютно произвольными формами и функциями, исходя из требований пользователя. "Мы выделили огромное количество уникальных форм, которые могут образовывать пептиды. Это буквально руководство для разработки следующего поколения лекарств", -- заявляют ученые. [Зелёный свет пептидным лекарствам].
http://t-human.com/news/green-light-to-peptide-drugs

- Получены белки, самоорганизующиеся в поверхностный слой толщиной в одну молекулу, что предполагает возможность создания новых органических антикорозийных покрытий, солнечных батарей и электронных устройств [ThisproteindesigneraimstorevolutionizemedicinesandmaterialsUnleashingthe Power ofSyntheticProteins].

http://www.sciencemag.org/news/2016/07/protein-designer-aims-revolutionize-medicines-and-materials?utm_source=general_public&utm_medium=youtube&utm_campaign=vid-protein-fold-5886

http://www.futurepostponed.org/blog/syntheticproteins

- Получены белки, самоорганизующиеся в белковые нити. Они могут служить основой для различных областей применения: от новых диагностических тестов до производства сверхпрочных материалов и наноэлектроники [Впервые ученые создали с нуля самоорганизующиеся белковые нити].

https://medicalinsider.ru/news/vpervye-uchenye-sozdali-s-nulya-samoorganizuyushhiesya-belkovye-niti/?doing_wp_cron=1547664596.4821469783782958984375

- Подобные белки могут также быть использованы и для создания энергоэффективных белковых логических систем. Самоорганизующиеся искусственные белки могли бы быть проще и дешевле в производстве, чем кремниевая логика [Unleashingthe Power ofSyntheticProteinsProgrammabledesignoforthogonalproteinheterodimers]. В конечном итоге, мы способны создать молекулярные машины [Спроектируй своё тело].

http://www.futurepostponed.org/blog/syntheticproteins

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0802-y

http://t-human.com/news/design-your-body

- Еще одна работа, вроде на русском, но я так и и не понял, о чем она: Самоорганизующиеся циклические белковые гомоолигомеры

https://rus.sciences-world.com/self-assembling-cyclic-protein-homo-oligomers-73200

Конечно, эти и другие исследования, включая разработку новых методик и алгоритмов, ведутся параллельно и одновременно разными группами, но общее представление о том, что и зачем считают в Розетте, думаю, получить можно.

Загруженные файлы:
  • Вам нужно войти, чтобы просматривать прикрепленные файлы..
Array