Геометрический алгоритм построения структур 3D Пикотех
Геометрический алгоритм построения структур 3D Пикотех уже реализован.
Пикотехнология 3D надежно работает на прямых участках фундаментальных спиралей:
альфа-, 310-, бета-, пи-.
Геометрический алгоритм прекрасно работает для широкого класса структрур. В частности, для циклов окситоцина, которые замыкаются через десятки аминокислотных остатков через дисульфидные мостики:
В общей сложности построены модели 6 замкнутых через дисульфидные мостики участков.
1. Cys 95 - Cys 113 в человеческом лизоциме.
2. Cys 96 - Cys 117 в альтернативном человеческом лизоциме.
3. Cys 78 - Cys 82 в альтернативном человеческом лизоциме.
4. Cys 94 - Cys 98 в лизоциме куриного яйца
5. Met 1 - Cys 13 в мышином лизоциме
6. Met 1 - Cys 24 в лизоциме куриного яйца
Кушелев: В процессе исследования циклов разных лизоцимов, которые замыкаются через дисульфидные мостики, мне удалось обнаружить, что эти самые дисульфидные мостики возникают не только между цистеинами, но и между цистеином и метионином! Это научное открытие тоже прошло незамеченным, а зря...
Можно констатировать факт корректности 3D модели, если, например, замкнулся дисульфидный мостик, как в случае фрагментов лизоцимов. Ведь вероятность случайного замыкания исчезающе мала (тридцатимиллиардная доля для фрагмента из 22 аминокислотных остатков). Во всех других случаях требуется проверка другими способами.
Структуры белков сверх длинных спиралей легко проверить либо рентгеноструктурным анализом, либо химическими методами, которые позволяют определять структурную схему молекулы. Например, в 310-спирали водородная связь образуется между N-ой и (N+3)-ей пептидными группами. В альфа-спирали N -> (N+4), а в пи-спирали N -> (N+5).
Учитывая, что РСА не может надёжно определить даже вторичную структуру белка, есть предложение проверять его по принципу "от простого к сложному", т.е. начиная с простых прямых фундаментальных 310-, альфа-, пи-спиралей. И такие белки удалось найти с помощью программы Пикотех 2D.
Модель тройной спирали, вероятно, возникла по той причине, что первым была исследована программная 335-спираль коллагена-1, которая очень похожа на тройную спираль. Вот её модель:
Алгоритм с учётом физико-химических взаимодействий и свойств сустава Pro
Что касается учёта физико-химических взаимодействий, то они общеизвестны. Виктория Соколик даже пытается пользоваться стандартными программами оптимизации моделей белковых структур. Но стандартные программы не учитывают геометрию и упругие свойства электронов, поэтому они непригодны для оптимизации пикотехнологических моделей. Нужно создавать программы нового поколения.
Правильная 3D модель уже на уровне упрощённого геометрического алгоритма получается для тех участков белка, в которых нет аминокислотных остатков Pro и Met. Дело в том, что Met пока не смоделирован даже на геометрическом уровне, а Rpo - "сустав", т.е. гибкий иминокислотный остаток. Величина угла может меняться от разных факторов, которые могут быть учтены лишь при физико-химическом моделировании. В каждой аминокислоте есть не только композиционный, но и транспозиционный угол, который тоже может слегка меняться в зависимости от физико-химических взаимодействий. Наконец, некоторые белки после сборки разрезаются на части и переделываются, поэтому их структура не соответствует той, что получается в результате сборки по коду. Гарантией правильной 3D модели являются, например, дисульфидные мостики, как в случае моделей фрагментов окситоцинов.
В отличие от аминокислотных остатков, Pro - это иминокислотный остаток, структура которого гнется не только в плоскости пептидной группы (транспозиционный угол), но и в другой плоскости (пролиновый угол). Увидеть это можно, например, на пластмассовой модели Pro. Эта модель является одной из ключевых в будущих версиях пикотехнологии 3D, поэтому является Ноу-Хау Лаборатории Наномир.