Ученые создали технологию рационального дизайна белковых комплексов de novo . Она позволит создавать из полипептидов искусственные структуры, обладающие заранее рассчитанными свойствами. Работа опубликована в журнале Science .

Рациональный дизайн состоит из нескольких этапов. Во-первых, исследователи выбирают тип симметрии желаемого комплекса. Затем в соответствии с ним подбирается полипептид, который станет "строительным блоком" будущей структуры. Им могут стать разные белки, которые не обязательно образуют комплексы в природе. Единственное ограничение - структура белков должна содержать элементы симметрии, соответствующие симметрии комплекса.

На следующем этапе собирается первоначальная структура, элементы которой затем тщательно подгоняются друг к другу. На завершающей стадии ученые вставляют в последовательность полипептидов такие аминокислоты, которые будут образовывать связи между контактирующими поверхностями.

В качестве иллюстрации возможности разработанной технологии авторы создали два комплекса размерами 13 и 11 нанометров. Один из них обладал октаэдрической симметрией и содержал 24 субъединицы, а другой имел тетраэдрическую симметрию и включал 11 субъединиц. Ученые клонировали разработанные белки в рекомбинантные организмы, получили комплексы и установили их строение методом рентгеноструктурного анализа. Положение атомов в комплексе практически не отличалось от предсказанного программой.

Ранее эта же группа ученых смогла рационально изменить структуру двух белков так, чтобы они связывались с поверхностью вируса гриппа.

Разработанная технология важна для понимания связи между последовательностью белка и его структурой. Кроме того, она представляет собой альтернативу созданию комплексов из нуклеиновых кислот с помощью метода ДНК-оригами (или сборке комплексов из коротких олигонуклеотидов ). Подобные структуры исследователи надеются применить для создания молекулярных нанороботов . Структуры из белков могут оказаться более практичными, чем из ДНК, так как пептиды обладают большим разнообразием химических свойств и потенциально должны быть более устойчивы к неблагоприятным внешним условиям.