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.
