Химик из Университета Арканзаса и его коллега из Университета штата Северная Каролина разработали новую теорию, объясняющую, как функционируют белки и другие биомолекулы, основанную на движении и изменении формы и структуры, а не на содержании.
Белки считаются молекулами рабочей лошадки клеток. Они несут ответственность практически за все задачи клеточной жизни, включая производство продуктов, уборку отходов и текущее техническое обслуживание. Например, некоторые белки отвечают за транспортировку материалов и информации между клеткой и окружающей средой, что является жизненно важной задачей для выживания и нормального функционирования клетки. Любое нарушение функции белка может привести к болезни, а изучение функции белка необходимо для понимания молекулярной основы болезни.
«Чтобы функционировать, белки меняют свою форму», - сказал Махмуд Моради, доцент кафедры химии и биохимии Колледжа искусств и наук им. Дж. Уильяма Фулбрайта. «Поскольку белки не являются статическими объектами, понимание их конформационной динамики является необходимым шагом в расшифровке молекулярных механизмов, лежащих в основе их функций. Поэтому изучение динамики белков важно для понимания молекулярной основы заболевания и установления «рационального дизайна» для разработки более эффективные лекарства».
Теория, разработанная Моради и Ашканом Фахарзаде, аспирантом Университета штата Северная Каролина, описывает и моделирует то, как белки и другие биомолекулы изменяют свою форму, чтобы функционировать.
«Традиционные теории белковой динамики игнорируют искривленную природу конфигурационного пространства биомолекул», - сказал Моради.«В этой работе мы разработали инновационный формализм, который опирается на геометрическую теорию, традиционно используемую в общей теории относительности и подобных областях, для модификации теорий динамики белков».
Моради и Фахарзаде ответят на два взаимосвязанных вопроса для дальнейшего развития своей теории: как функционируют белки, изменяя свою конформацию и совершая согласованные движения, и как эти конформационные изменения можно смоделировать на атомном уровне? По словам Моради, ответы на эти вопросы прольют свет на взаимосвязь между структурой и функцией белков и помогут ученым лучше понять болезни на молекулярном уровне.
Выводы исследователей были опубликованы в декабрьском номере The Journal of Physical Chemistry Letters, в котором сообщается о новых и оригинальных экспериментальных и теоретических исследованиях в области физической химии. Критерием для принятия в журнал является то, что исследование «сообщает о значительном научном прогрессе и / или физическом понимании, так что быстрая публикация имеет важное значение."