Если ученые научатся управлять клеточными функциями, такими как движение и развитие, они смогут нарушать работу клеток и патогенов, приводящих к развитию заболеваний в организме.
Ученые из Окриджской Национальной лаборатории университета Теннесси открыли молекулярный переключатель в рецепторе, который управляет поведением клетки, используя детальные симуляции молекулярной динамики на компьютере под названием Anton. Для исследования еще более масштабных сигнальных комплексов, окружающих переключатель, ученые расширили симуляции на 27-петафлопном суперкомпьютере Titan, наиболее мощном национальном суперкомпьютере.
Ученые определили молекулярный переключатель, смоделировав 140000 атомов, которые составляют сигнальную часть хеморецептора Tsr, который управляет подвижностью бактерии E. coli. Подобно другим рецепторам, Tsr охватывает клеточную мембрану, коммуницируя с белками внутри клетки, чтобы реагировать на угрозы или возможности в окружающей среде.
Результаты опубликованы в издании Nature Communications.
«Эта работа иллюстрирует растущую важность числовых экспериментов в биологии», отметил доцент Джером Бодри.
Группа исследователей установила, что единственная пара аминокислот фенилаланина под названием Phe396, расположенная на кончике хеморецептора, действует как переключатель рецептора.
«Десятилетиями мы рассматривали белки как статичные молекулы, и почти все, что мы о них знаем, основано на статических изображениях, полученных с помощью рентгеноскопической кристаллографии», отметил сотрудник лаборатории Игорь Жулин. „Однако передача сигналов — это динамический процесс, который трудно понять полностью, используя одни лишь снимки“.
Пара аминокислот Phe396 беспокойна, то и дело переключаясь на 180 градусов вперед и назад относительно рецептора, однако ученые идентифицировали ясный ее облик.
«Это похоже на сумасшедший выключатель света», пояснил Жулин. „Когда вы включаете его, чтобы осветить помещение, он внезапно выключается, а когда выключаете, ложась спать, он включается среди ночи“.
«Насколько мы осведомлены, подобный переключатель был описан впервые», заключил постдок Дэви Ортега.
