Новый метод вычислений позволяет в считанные дни обнаруживать белки, реагирующие на изменения кислотности. Это открытие может стать значительным шагом вперед в лечении рака, нейродегенеративных и аутоиммунных заболеваний.
Размер человеческой клетки составляет всего 10 миллионных долей метра, но даже в микросреде малейшие изменения уровня pH могут оказаться критически важными. Исследователи из Университета Нотр-Дам в США представили в журнале Science Signaling вычислительный конвейер, который способен за короткий срок находить pH-чувствительные белковые структуры, значительно ускоряя биомедицинские исследования.
«Теперь мы можем предсказывать, какие белки будут реагировать на изменения pH, прежде чем начнем эксперименты», — отметила доцент кафедры химии и биохимии Кэтрин Уайт.
Ранее исследователям приходилось проверять каждый белок по отдельности, что занимало много времени. С 1990-х годов науке удалось подтвердить чувствительность к pH лишь у нескольких десятков белков, хотя предполагалось, что их значительно больше. Исследование опубликовано в журнале Science Signaling.
Принцип работы нового алгоритма
Разработанная учеными система использует данные из международной базы RCSB Protein Data Bank и интегрирует экспериментальные значения pKa, которые определяют заряд аминокислот при различных уровнях pH. Алгоритм моделирует взаимодействие зарядов и обнаруживает участки, где изменение pH может инициировать «цепную реакцию» внутри белка.
Эта методика впервые позволила точно определить чувствительность к pH в таких важных белках, как SHP2 и c-Src, которые участвуют в передаче сигналов и развитии раковых клеток.
Исследование продемонстрировало, что даже небольшие изменения заряда в одной аминокислоте могут кардинально изменить поведение белка. Например, в белке SHP2 изменение кислотности переводит его из «закрытого» состояния в «открытое», что сказывается на активности сигнальных путей.
Определив точные участки, где происходит регулирование pH, ученые открыли путь к разработке целевых препаратов, которые смогут восстанавливать естественный баланс активности мутировавших белков.
