Новый метод расчета белкового взаимодействия ускорит разработку лекарств

Биологи и математики из МФТИ, университета Стони Брук и других научно-исследовательских центров научили компьютер в 10 раз быстрее предсказывать строение «сцеплений» белков в клетке. Работа опубликована в журнале PNAS.

Чтобы из возможных вариантов расположения двух больших молекул относительно друг друга получить такую, которая существует в реальном мире, ученые решают следующую задачу: даны два белка с известной структурой. Необходимо предсказать, как будет выглядеть их «стыковка».

В научной терминологии такая задача называется «белок-белковый докинг». Вычислительную сложность такой операции можно сравнить с составлением всех возможных вариантов из 10 тыс. начальных блоков конструктора. Идея исследователей состояла в том, чтобы представить белки как сочетание «квантовых поверхностей» — некоторых блоков, описываемых математическим аппаратом квантовой механики. Такой подход позволяет одновременно рассчитывать взаимодействие многих пар белковых участков между собой, а не оценивать каждую пару независимо. Новый метод может работать до ста раз быстрее лучших из уже существующих методов, при этом сохраняя точность.

По словам ученых, такая программа «считается» 15 минут на персональном компьютере и является серьезной альтернативой экспериментальным методикам определения белковых взаимодействий. «В обычной клетке осуществляются тысячи различных белковых взаимодействий. Объяснение этих взаимодействий помогает описывать важные процессы: работу организма в целом и методов лечения некоторых заболеваний (например, рака)», — комментирует исследование Дмитрий Козаков, профессор университета Стони Брук и адъюнкт-профессор МФТИ.