Материалы портала «Научная Россия»

Исследовать молекулу белка поможет теория узлов

Исследовать молекулу белка поможет теория узлов
Раздел математики, известный как теория виртуальных узлов может быть удобным инструментом для исследований формы молекулы белка в трех измерениях.

Ученые, участвующие в проекте SPOCK (Scientific Properties of Complex Knots — Научные свойства сложных узлов), из Университета Бристоля и Даремского университета, показали, что узлы, в которые завязываются нити аминокислот в молекулах белка, можно интерпретировать как «виртуальные узлы» — ими занимается один из подразделов теории узлов, до сих пор считавшийся сугубо абстрактным и не имеющим практического применения. Успешное решение практических проблем в этом направлении позволит визуализировать молекулу белка в 3D. Обо этом сообщает публикация на сайте Бристольского университета.

Известно, что во множестве критически важных для жизни процессов участвуют белки. Это длинные молекулы, которые складываются в трехмерные фигуры и затем исполняют свои биологические функции. Поскольку они состоят из цепочек аминокислот, сложенная молекула белка напоминает моток проволоки, которая, как всем хорошо известно из практики, имеет свойства завязываться в узлы.

Итак, в молекуле белка есть узлы, теория узлов изучает узлы — трудность в том, что теория изучает замкнутые узлы, а в цепочках аминокислот концы свободны. «Наша метода предполагает рассмотрение белка с разных сторон, что можно математически обрабатывать как виртуальные узлы, без того, чтобы достраивать несуществующие линии, — сказал профессор Марк Деннис (Mark Dennis) из Бристольского университета. — Это позволяет оценить имманентную амбивалентность кривых в молекуле белка».

Преимущество теории виртуальных узлов над «родительской» теорией узлов в том, что последняя требует, что все узлы были «закрытыми», что принуждает теоретически достраивать цепочки аминокислот и иметь дело с ограниченным набором узлов. Между тем виртуальные узлы могут быть и незамкнутыми, и это дает возможность исследовать форму молекулы в больших деталях.

Рассмотрение кривой белка с разных сторон дает различные проекции, или «тени». Применение теории виртуальных узлов к проекциям позволяет математическими методами представить строение узлов реальных. Результаты наносятся на сферу, где постепенно образуются своего рода моря и острова из узлов разных типов.

Цель проекта — разработать новые вычислительные инструменты и математические методы для анализа, синтеза и использования узловых структур в широком диапазоне физических феноменов.

белок молекула теория узлов форма

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий