Учёные выявили факторы, влияющие на механическую силу при синтезе белка

Как и на любой сборочной линии, процесс создания белков в организме генерирует механическую силу. Исследователи приблизились к пониманию природы этой силы и создали математическую модель для будущих исследований.

Ключевые факторы силы

Во время синтеза белок сворачивается в трёхмерную структуру, что создаёт механическую силу, влияющую на скорость синтеза. Исследование определило, что на силу влияют:

• Топология (форма) белка
• Стабильность белка
• Скорость трансляции (синтеза)

Как возникает сила

Рибосома движется по матричной РНК (mRNA), собирая цепь белка, которая выходит через узкий канал (~10 нм в длину и ~1.5 нм в диаметре). Сворачивание начинается при выходе цепи из канала. Возникающая сила передаётся на расстояние ~10 нм (для сравнения: длина химической связи ~0.1 нм) и может влиять на скорость синтеза.

Метод исследования

Для моделирования процесса использовались крупнозернистые молекулярно-динамические симуляции, где группы атомов представлены как единый сайт взаимодействия. Это позволило смоделировать длительные временные масштабы. На исследование ушло около 5 миллионов компьютерных часов.

Практическая польза

Разработанное уравнение, описывающее симуляции, позволяет учёным оценивать влияние сворачивания белка на синтез без дорогостоящих экспериментов или долгих расчётов на суперкомпьютере — расчёты можно выполнить на обычном ноутбуке за секунды.

Исследование опубликовано 1 марта в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.