Шановні колеги, вітаю Вас! Наш науковий семінар «Актуальні проблеми сучасної біохімії» продовжує свою роботу.
21-го лютого (вівторок) 2023 р. о 10-30 в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь завідувача відділу білкової інженерії та біоінформатики Інституту молекулярної біології і генетики НАН України член-кор. НАН України професора Корнелюка Олександра Івановича «Внутрішньо невпорядковані білки – як реалізуються їх функції?».Традиційно до цього інформаційного листа додаю файл із авторськими тезами доповіді.
При цьому повідомляю, що прийняти участь у роботі семінару можна буде й у дистанційному форматі відповідно до наступної адреси:
Запрошуємо Вас та Ваших колег до участі у роботі нашого семінару.
З повагою - С.Костерін
О. І. Корнелюк, завідувач відділу білкової інженерії та біоінформатики, Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
Внутрішньо невпорядковані білки – як реалізуються їх функції?
Завдяки успіхам геноміки і розшифровці повних геномів організмів виявлено, що велика кількість послідовностей в еукаріотних геномах (до 30-40 %) можуть кодувати цілі білки або їх сегменти, у яких відсутня упорядкована тривимірна структура. Проте невпорядковані області цих білків часто є функціональними, що не відповідає класичній точці зору стосовно детермінації функції білка однією стабільною конформацією. До невпорядкованих білків часто належать сигнальні білки, канцер-асоційовані білки, наприклад білок-онкосупресор р53, білок синдрому Віскотта-Олдріча та інші. Внутрішньо невпорядковані білки (intrinsically disordered proteins, IDPs) були виявлені експериментально методами мультивимірної ЯМР-спектроскопії при дослідженні просторових структур білків у розчині. Кристалографічний аналіз, як правило, не дає інформації про неструктуровані ділянки, а лише вказує на їхню можливу наявність через відсутність електронної густини в картинах рентгенівської дифракції кристалів білків. Слід зазначити, що невпорядковані ділянки часто є високо консервативними за амінокислотними послідовностями. Отже, методи біоінформатики дозволяють теоретично передбачити наявність таких ділянок у структурі IDP. Для встановлення неструктурованих ділянок білка розроблено ряд біоінформатичних сервісів, які користуються різними методами передбачення, а також мета-сервери (MetaDisorder).
У відділі білкової інженерії та біоінформатики розроблено комплексний підхід для дослідження внутрішньо невпорядкованих білків, який включає біоінформатичний аналіз та експериментальне дослідження білків методами ЯМР-спектроскопії та кругового дихроїзму. Тирозил-тРНК синтетаза та білок АІМР1/p43(компонент кодосоми) є внутрішньо невпорядкованими білками, для яких кристалографічні 3D структури не визначені. Проведено комп’ютерне моделювання просторової структури цих білків.
Порівняння отриманих моделей з даними моделювання програмою штучного інтелекту виявило проблему моделювання структури IDPs програмою AlphaFold2, оскільки ця програма базується лише на кристалографічних структурах. Просторова структура білка АІМР1/p43 та його С-кінцевого домена ЕМАР ІІ у розчині досліджена експериментально методами мультивимірної ЯМР-спектроскопії. Виявлена висока конформаційна рухливість РНК-зв’язуючого мотива 22NPKKKEW128 та експонованість Trp128 в РНК-зв’язуючому сайті на поверхні білка. Комп’ютерне моделювання молекулярної динаміки тирозил-тРНК синтетази та АІМР1/p43 виявило формування метастабільних елементів вторинної структури, які модулюють корельовані конформаційні рухи окремих доменів білків, що має функціональне значення. Для комп’ютерного моделювання молекулярної динаміки білків використовували ресурси кластера ІМБГ НАНУ та віртуальної лабораторії MolDynGrid, які є частинами Української національної грід-інфраструктури.
Для стабілізації структури внутрішньо невпорядкованих білків запропоновано створення нанокомпозитних комплексів тирозил-тРНК синтетази та АІМР1/p43 з декстраном-70 та циклодекстринами. Стабілізація внутрішньо невпорядкованих білків в нанокомпозитних комплексах відкриває перспективи визначення їх структури методом ЯМР-спектроскопії та потенційного використання в медичних біотехнологіях.