Modelele Proteice Simplificate Permit Simularea Tiparelor de Împăturire Necunoscute
Într-o descoperire revoluționară, cercetătorii de la Universitatea Yale au creat modele computaționale simplificate ale proteinelor, capabile să simuleze tiparele de împăturire, inclusiv cele ale 60% din proteinele umane a căror structură rămâne necunoscută. Aceste modele sunt esențiale, deoarece proteinele sunt fundamentale pentru fiecare formă de viață, iar modul în care se împătrund determină funcția lor crucială. De exemplu, o proteină specifică poate juca rolul de transportor de molecule, atacator al celulelor invadatoare sau reparator al ADN-ului.
Cu toate că s-au înregistrat progrese semnificative în înțelegerea procesului de împăturire a proteinelor, încă mai există multe necunoscute. În prezent, doar 40% din structurile proteinelor umane sunt cunoscute, lăsând o mare parte din ele fără o înțelegere clară. Corey O’Hern, profesor de inginerie mecanică și coordonator al studiului, subliniază gravitatea acestei situații: „Prin urmare, în prezent nu cunoaștem structurile și căile de împăturire reale ale 60% din proteine.”
Cercetătorii au realizat că modelele computaționale actuale, ce operează la rezoluții atomice, nu pot simula împăturirea majorității proteinelor din cauza complexității, făcând calculele extrem de îndelungate. O’Hern și echipa sa au decis să dezvolte un model care să surprindă, în mod simplificat, dar exact, cele mai importante proprietăți structurale ale proteinelor împătrunțe.
Modelele computaționale pot avea diferite rezoluții. De exemplu, pot descrie la nivel atomic fiecare atom din proteină sau pot fi „coarse-grained”, ceea ce înseamnă că grupuri de atomi pot fi reprezentate printr-o singură unitate. Aceasta atitudine a permis cercetătorilor să utilizeze o sferă pentru a modela atomii de bază ai unui aminoacid și o altă sferă pentru a reprezenta atomii lanțului lateral. O’Hern explică că: „Am studiat o gamă variată de modele computaționale, de la atomice la foarte coarse-grained, pentru a determina cea mai grosieră rezoluție capabilă să surprindă cu acuratețe proprietățile structurale ale proteinelor împătrunte.”
Practic, modelele create de cercetători au avut o sferă pentru fiecare aminoacid, comparativ cu modelele atomice care ar include fiecare atom al aminoacidului. Această abordare a redus complexitatea computațională, permițând simularea împăturirii proteinelor care nu era posibilă cu modelele atomice complete.
O’Hern afirmă: „Cu un model proteic coarse-grained care surprinde cantitativ structura proteinelor, vom reuși să împăturim cele 60% din proteinele cu structuri necunoscute.” Această cercetare deschide uși promițătoare către descoperiri noi în medicină, având potențialul de a conduce la crearea de medicamente inovatoare pentru tratarea tulburărilor cauzate de împăturirea incorectă a proteinelor.
