С помощью нейросетей ускорено изучение свойств мембранных белков

Исследователи из России создали подход, позволяющий преобразовать мембранные белки в их растворимые водные аналоги при помощи нейросетевых алгоритмов. Данная разработка значительным образом ускорит изучение этих молекул и подбор лекарств, действующих на эти пептиды, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

Данный инструмент был создан группой российских исследователей под руководством старшего научного сотрудника МФТИ Ивана Гущина при разработке подходов, позволяющих ускорить изучение свойств и структуры мембранных белков. К их числу относится большое число рецепторов, играющих важную роль в развитии заболеваний и в регуляции различных клеточных процессов.

Сейчас для изучения этих молекул ученым приходится особым образом "замораживать" и модифицировать данные белковые молекулы, так как они обычно теряют функции и становятся нестабильными вне клеточных мембран. Гущин и его коллеги обнаружили, что эту проблему можно обойти при помощи комбинации из двух систем ИИ, AlphaFold2 и SolubleMPNN, чье объединение позволяет подбирать структуру водорастворимых аналогов мембранных белков.

Работу этого подхода исследователи проверили на бактериородопсине, хорошо изученном мембранном белке, который помогает микробам поглощать свет и перекачивать протоны. Созданный российскими исследователями инструмент позволил им создать 52 кандидата на роль водорастворимого аналога этого пептида и отобрать три наиболее перспективных варианта, в теории наиболее похожих по функциональным свойствам на оригинальную версию молекулы.

Ученые синтезировали эти молекулы и изучили их структуру и свойства при помощи методов спектроскопии и рентгеновской кристаллографии. Эти опыты подтвердили, что аналоги бактериородопсина сохранили его ключевые функциональные характеристики, и при этом они были значительно удобнее в работе. В перспективе данный алгоритм значительным образом ускорит изучение структуры и свойств других мембранных белков, а также поможет быстрее подбирать молекулы, воздействующие на эти пептиды, подытожили исследователи.