Ученые из Рутгерса нашли «Лего жизни» - четыре основные химические структуры, которые можно сложить вместе для создания множества белков внутри каждого организма - после того, как они разбили и проанализировали почти 10 000 белков, чтобы понять их составные части.
Четыре строительных блока делают энергию доступной для людей и всех других живых организмов, согласно исследованию, опубликованному сегодня в Интернете в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Выводы исследования могут привести к применению этих штабелируемых органических строительных блоков для биомедицинской инженерии и терапевтических белков, а также к разработке более безопасных и эффективных промышленных и энергетических катализаторов - белков и ферментов, которые, подобно неутомимым роботам, могут многократно переносить химических реакций и передачи энергии для выполнения задач.
«Понимание этих частей и того, как они связаны друг с другом в существующих белках, может помочь нам понять, как разрабатывать новые катализаторы, которые потенциально могут расщеплять воду, фиксировать азот или делать другие вещи, которые действительно важны для общества», сказал Пол Г. Фальковски, соавтор исследования и выдающийся профессор, который возглавляет Лабораторию биофизики окружающей среды и молекулярной экологии в Университете Рутгерса в Нью-Брансуике.
Исследование ученых проводилось на компьютерах с использованием данных о трехмерных атомных структурах 9 500 белков из банка данных RCSB Protein Data Bank, базирующегося в Рутгерсе, богатого источника информации о том, как белки работают и развиваются.
«У нас нет окаменелостей того, как выглядели белки 4 миллиарда лет назад, поэтому мы должны взять то, что у нас есть сегодня, и начать идти в обратном направлении, пытаясь представить, как выглядели эти белки», - сказал Викас. Нанда, старший автор исследования и адъюнкт-профессор кафедры биохимии и молекулярной биологии в Медицинской школе имени Роберта Вуда Джонсона в Рутгерском отделении биомедицинских и медицинских наук.«Это исследование - первый случай, когда мы смогли взять что-то, содержащее тысячи аминокислот, и разбить его на разумные фрагменты, которые могли иметь исконное происхождение».
Идентификация четырех фундаментальных строительных блоков для всех белков - это только начало. Нанда сказал, что будущие исследования могут открыть еще пять или 10 строительных блоков, которые служат биологическими элементами «Лего».
«Теперь нам нужно понять, как соединить эти части вместе, чтобы получить более интересные функциональные молекулы», - сказал он. «Это следующий большой вызов».
Ведущий автор исследования - Хагай Раанана, научный сотрудник Программы экологической биофизики и молекулярной экологии. В число соавторов входят Дуглас Х. Пайк, докторант Института количественной биомедицины Рутгерса, и Эли К. Мур, научный сотрудник Программы биофизики окружающей среды и молекулярной экологии.