Группа ученых ДВФУ и Пекинского технологического института (КНР) получили первые результаты компьютерного моделирования трехмерной структуры и фолдинга белков. Масштабное исследование проводится в рамках гранта Министерства образования и науки РФ. Изучая физические свойства протеинов, которые лежат в основе всего живого, ученые пытаются разобраться в первопричинах появлениях неизлечимых болезней и приблизиться к пониманию природы жизни, сообщил корр. РИА PrimaMedia.
Исследование проводится под руководством заместителя директора Школы биомедицины ДВФУ, профессора Александра Молочкова и профессора Пекинского технологического института, Уппсальского университета (Швеция) и Национального центра научных исследований (Франция) Антти Ниеми (Antti Niemi).
Как рассказал профессор Ниеми, ключевым для биомедицины объектом исследования являются амилоидные белки, которые имеют прямое отношение к таким неизлечимым заболеваниям, как болезнь Альцгеймера и диабет второго типа.
"Гипотеза, на которой мы основываемся, заключается в том, что изменение трехмерной структуры амилоидных белков под воздействием каких-либо причин искажает их биологические функции и приводит к появлению этих заболеваний. Первый шаг на пути к созданию лекарств от таких болезней — узнать, почему соответствующие белки начинают сворачиваться в неправильную форму, и понять, как мы можем на это повлиять", — пояснил Антти Ниеми.
К разгадке этого вопроса ученые приступили с изучения простого белка — миоглобина, который отвечает за накопление кислорода в теле человека. Наиболее важным результатом на первом этапе стало получение фазовой диаграммы миоглобина — исследователям удалось в деталях разобрать, как он раскрывается и "захватывает" кислород, как изменяет свою структуру под воздействием температуры и кислотности.
По словам Александра Молочкова, эти данные могут повлиять на развитие спортивной и экстремальной медицины, в том числе на изучение способностей человека в условиях "кислородного голодания" (гипоксии). Сами ученые, закрепив полученный результат, теперь переходят к следующему шагу — исследованию амилоидных белков с более сложной структурой.
Совместные исследования ученых . Фото: Фото: Пресс-служба ДВФУ
Для моделирования изменения структуры протеинов участники проекта развивают новые теоретические подходы и вычислительные методики. Александр Молочков отмечает, что используя существующие методы молекулярной динамики, на моделирование миоглобина ушло бы больше тысячи лет. В ДВФУ продвигают методы, основанные на теории поля — они позволяют исследовать изменение трехмерной структуры белка за несколько часов, а благодаря мощности суперкомпьютера ученым удается приблизить моделирование этих процессов к "скорости жизни" — то есть к тому, как это происходит в теле человека. Также в рамках проекта уже разработана web-среда для моделирования белков, где любой представитель научного сообщества может исследовать третичную структуру протеина, динамику, поведение и изменение его структуры при разных условиях.
Профессор Антти Ниеми уверен, что фундаментальное исследование, которое проводят совместно ДВФУ и Пекинский технологический институт, имеет большое значение не только для медицины, но и для решения одной из основных загадок науки. Изучая белок — основу всего живого на планете — ученые стремятся концептуально понять природу жизни.
"На самом деле, вопрос "Что есть жизнь?" намного сложнее субатомной физики или космологии и с точки зрения фундаментальной науки остается очень слабо изученным. Самая большая загадка науки — как после Большого взрыва из хаоса организовались столь сложные структуры живой природы и как молекулам удается образовать человеческое тело со своей волей и сознанием. Белки — это основа всего живого, и мы надеемся, что поняв природу и фундаментальные механизмы их самоорганизации, нам удастся найти путь к исследованию природы жизни", — поделился Антти Ниеми.
Добавим, что грант на совместное исследование ДВФУ и Пекинского технологического института был выигран в 2015 году по итогам конкурса на проведение работ по приоритетным направлениям развития науки с участием организаций стран БРИКС в рамках Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы".
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:
Ученые из Кореи и Японии инициируют совместные проекты с наноцентром ДВФУ
ДВФУ и Университет Эдинбурга организуют биомедицинскую стажировку для лучших студентов
