- 27,721
- 46
- 8 Ноя 2022
Он буквально спроектировал белок, который собирается в оболочку как вирус.
Вирусы умеют упаковывать генетический материал в прочную белковую оболочку, которая называется капсидом. Похожую, но безопасную пустую оболочку можно использовать как миниатюрный контейнер для лекарств, ферментов или генетического материала. Международная группа биологов научилась создавать подобные белковые структуры с нуля при помощи ИИ. Готовые структуры сами собираются из множества копий одного искусственного белка и достигают 220 нанометров в диаметре.
Полая белковая оболочка способна защищать содержимое и доставлять его в нужное место. Внутрь можно поместить лекарство, фермент или молекулу с генетической инструкцией, а на поверхности закрепить антигены, чтобы иммунная система распознала их как цель. Разработчики рассматривают подобные наноструктуры как основу для будущих систем доставки препаратов и вакцинных платформ.
Главная трудность состоит в размере. Небольшую капсулу сравнительно легко собрать из одинаковых деталей, но крупная оболочка при строгой симметрии быстро упирается в предел. Самая большая полностью симметричная замкнутая конструкция из одного типа белковых субъединиц содержит 60 частей. Природные вирусы обходят ограничение и строят капсиды из сотен или тысяч копий одного белка.
Вирусная оболочка собирается по принципу квазисимметрии. Белки в ней одинаковы по составу, но занимают немного разные места, по-разному изгибаются и по-разному соприкасаются с соседними копиями. Одни участки образуют пятиугольники, другие складываются в шестиугольную сетку. Сочетание двух форм позволяет постепенно загнуть белковый лист и замкнуть его в большую сферу.
Биологи воспроизвели квазисимметрию в искусственные белки . Они рассчитали углы и кривизну между отдельными блоками. Слишком плоские соединения не дают оболочке сомкнуться, а сильный изгиб создает слишком маленькую частицу. Точная настройка позволила одному белку попадать и в пятиугольное, и в шестиугольное окружение, смотря где он находится внутри готовой структуры.
Основным строительным элементом выбрали тример, соединение из трех одинаковых белков. Для проектирования участков, которые связывают тримеры, использовали RFdiffusion, нейросетевую систему для создания белковых структур. Расчеты помогли деталям соединяться под разными углами и собираться в объемную полую оболочку, а не в плоский лист.
Спроектированные белки получили в клетках кишечной палочки и изучили методом криоэлектронной микроскопии. Прибор позволяет рассматривать замороженные биологические частицы с очень высоким разрешением. Эксперимент подтвердил самосборку сферических белковые оболочки диаметром от 70 до 220 нанометров. Самые маленькие имели сложный узор, похожий на футбольный мяч, а крупнейшие были больше по диаметру более чем втрое.
В тот же день Nature опубликовал связанную работу о квазисимметричных белковых капсулах из двух разных компонентов. Во втором исследовании получили частицы диаметром от 40 до более чем 200 нанометров и массой от 2 до 50 мегадальтон, сопоставимой с массой природных вирусных капсидов. Работа о двухкомпонентных оболочках показала еще один способ задавать размер будущей частицы через подбор пары белковых деталей.
Следующий этап: научиться получать капсулы одного заданного размера. Для этого планируют добавлять внутрь каркасные белки или нуклеиновые кислоты, которые будут служить шаблоном при сборке оболочки.
Вирусы умеют упаковывать генетический материал в прочную белковую оболочку, которая называется капсидом. Похожую, но безопасную пустую оболочку можно использовать как миниатюрный контейнер для лекарств, ферментов или генетического материала. Международная группа биологов научилась создавать подобные белковые структуры с нуля при помощи ИИ. Готовые структуры сами собираются из множества копий одного искусственного белка и достигают 220 нанометров в диаметре.
Полая белковая оболочка способна защищать содержимое и доставлять его в нужное место. Внутрь можно поместить лекарство, фермент или молекулу с генетической инструкцией, а на поверхности закрепить антигены, чтобы иммунная система распознала их как цель. Разработчики рассматривают подобные наноструктуры как основу для будущих систем доставки препаратов и вакцинных платформ.
Главная трудность состоит в размере. Небольшую капсулу сравнительно легко собрать из одинаковых деталей, но крупная оболочка при строгой симметрии быстро упирается в предел. Самая большая полностью симметричная замкнутая конструкция из одного типа белковых субъединиц содержит 60 частей. Природные вирусы обходят ограничение и строят капсиды из сотен или тысяч копий одного белка.
Вирусная оболочка собирается по принципу квазисимметрии. Белки в ней одинаковы по составу, но занимают немного разные места, по-разному изгибаются и по-разному соприкасаются с соседними копиями. Одни участки образуют пятиугольники, другие складываются в шестиугольную сетку. Сочетание двух форм позволяет постепенно загнуть белковый лист и замкнуть его в большую сферу.
Биологи воспроизвели квазисимметрию в искусственные белки . Они рассчитали углы и кривизну между отдельными блоками. Слишком плоские соединения не дают оболочке сомкнуться, а сильный изгиб создает слишком маленькую частицу. Точная настройка позволила одному белку попадать и в пятиугольное, и в шестиугольное окружение, смотря где он находится внутри готовой структуры.
Основным строительным элементом выбрали тример, соединение из трех одинаковых белков. Для проектирования участков, которые связывают тримеры, использовали RFdiffusion, нейросетевую систему для создания белковых структур. Расчеты помогли деталям соединяться под разными углами и собираться в объемную полую оболочку, а не в плоский лист.
Спроектированные белки получили в клетках кишечной палочки и изучили методом криоэлектронной микроскопии. Прибор позволяет рассматривать замороженные биологические частицы с очень высоким разрешением. Эксперимент подтвердил самосборку сферических белковые оболочки диаметром от 70 до 220 нанометров. Самые маленькие имели сложный узор, похожий на футбольный мяч, а крупнейшие были больше по диаметру более чем втрое.
В тот же день Nature опубликовал связанную работу о квазисимметричных белковых капсулах из двух разных компонентов. Во втором исследовании получили частицы диаметром от 40 до более чем 200 нанометров и массой от 2 до 50 мегадальтон, сопоставимой с массой природных вирусных капсидов. Работа о двухкомпонентных оболочках показала еще один способ задавать размер будущей частицы через подбор пары белковых деталей.
Следующий этап: научиться получать капсулы одного заданного размера. Для этого планируют добавлять внутрь каркасные белки или нуклеиновые кислоты, которые будут служить шаблоном при сборке оболочки.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
