Структурный анализ и белковая инженерия

Структуру канального родопсина 2 в открытом (проводящем) состоянии до сих пор никто так и не определил, зато коллеги смогли решить структуру открытого канального родопсина из гигантских вирусов:

Nature Structural & Molecular Biology, 2025

Nature Communications, 2026

В соавторах всех этих работ - профессор Эрнст Бамберг, в лаборатории которого и были открыты канальные родопсины - Нагелем, Хегеманном и остальными. В других премиях, где число лауреатов не так ограничено - Zülch Prize 2012, Brain Prize 2013, Rumford Prize 2019 - Бамберг отмечен как со-разработчик оптогенетики

Все обсуждают Нобелевскую премию по медицине за оптогенетику - а когда-то давно, в 2017, наш Центр участвовал в расшифровке первой структуры канального родопсина 2 - того самого, который и использовался в ключевых работах

В подборке в том числе есть канал синхротрона СКИФ - давно хотел запостить красивое видео про него. На 0:51 забавный белковый кристалл - нейросеть как поняла, так и нарисовала)

#пост_по_регламенту

Итак, наш Зоопарк завершает очередной раунд сбора папок тематических каналов - наслаждайтесь нашими подборками:

Биология, медицина, сельское хозяйство

Науки о Земле

Физики и инженеры-технари (да, решили объединить)

Смотрите, выбирайте, добавляйте по вкусу, а если хотите предложить свой канал, пишите в ЛС или в комменты, но просьба не затягивать, иначе смысл потеряется

Замечательный с многих точек зрения канал "Зоопарк из слоновой кости" собрал подборки тематических каналов - очень рекомендую и сам канал, и папку по биологии:

Антропик хвастаются, что ускорили AlphaFold 3, OpenFold и BindCraft 1 ( последнее видимо уже не так актуально:), показывают примеры сборки комплексов по 10000 аминокислот на 8 видеокарточках H100

юзеры делятся историями, что может ускорения происходят из пользовательских сессий с Claude) но т.к. это не нобелевские открытия, в конечном итоге все довольны

https://www.anthropic.com/research/claude-uplifts-biomolecular-modeling

Вышел BindCraft2, с новыми возможностями по инженерии байндеров, и работающий чуть ли не в 20 раз быстрее, чем оригинальная версия:

https://github.com/PacesaLab/BindCraft2

Для всех любителей Альфафолда и прочих Больцев - серьезные разработки от Сергея Овчинникова (профессор MIT, автор многих замечательных статей по компьютерным методам в структурной биологии)

Бесплатный и быстрый сервер Альфафолда теперь умеет моделировать белки с разными малыми молекулами по их CCD-кодам

Интересная методологическая работа с синхротрона DESY PETRA III: с помощью ряда усовершенствований удалось получить структуру белка (рубредоксина из Pyrococcus abyssi) с рекордным разрешением 0.43 Å. При таком разрешении видны даже плотности, соответствующие электронам в центре химических связей (рисунок посередине), и конечно положения атомов водорода упорядоченных молекул воды (рисунок справа).

У нас новый препринт - с помощью геномного анализа и Альфафолд-моделирования смогли найти новый тип ферритинов (ключевых белков метаболизма железа) - что интересно, в археях Asgard. Найденные белки произвели в E. coli и получили Крио-ЭМ структуру.

В этих новых белках два ферритин-подобных домена объединены в одной белковой цепи, при этом общая упаковка частицы сохранена. Так как ферритины еще часто используются в биотехнологии, например для разработки субъединичных вакцин, то благодаря находке открываются новые возможности - экспонировать на поверхности не 24, а 12 белков слияния, которые благодаря этому можно сделать крупнее.

Предсказание пространственной структуры белка — задача, сформулированная еще Кристианом Анфинсеном, — на протяжении десятилетий решалась лишь косвенно. Ситуация радикально изменилась с появлением AlphaFold 1/2. Его успех был настолько значительным, что уже ознаменовался Нобелевской премией (в 2024 г.) и породил ощущение, что проблема в целом «закрыта».

Однако история этим не закончилась: современная версия — AlphaFold 3 — объединяет эволюционный подход, унаследованный от предыдущих поколений, и диффузионные модели, пришедшие из генерации изображений. Такое сочетание позволяет выйти за пределы белковых структур и предсказывать целые «молекулярные сцены» с участием малых молекул или нуклеиновых кислот. Станет ли AlphaFold3 панацеей — или структуры белок-лигандных комплексов требуют новых подходов?
Георгий Куракин, постоянный автор «Биомолекулы», пытается разобраться в этом вопросе с помощью Алексея Орлова, руководителя Лаборатории вычислительной биомедицины и молекулярной диагностики Центрального университета.

Читайте на нашем сайте.

Автор: Георгий Куракин

#Биомолекула_спецпроект

Просто красиво: по-разному упакованные ферроксидазы внутри энкапсулинов (Open Access)

Интересная работа от лаборатории Бейкера: Designed Isopeptide bond forming ProteinS или DIPS - искусственные белки с автокаталитической триадой, самопроизвольно образующей ковалентную связь между боковыми группами лизина и аспарагина

Белки можно использовать как аналоги известной системы SpyTag-SpyCatcher, ну или например собирать ковалентные колечки, как на рисунке справа (и все это, конечно, экспериментально подтверждено)

Будущее (или уже настоящее?) белковой инженерии - ProteinSketch - работа над белками в виртуальной реальности

Если вы всегда хотели помоделировать каротиноиды, но не знали как - теперь у вас есть такая возможность)

Андрей, Ярослав и Вика сделали и протестировали новые AMBER-совместимые параметры, которые покрывают практически все многообразие природных полиенов. Силовое поле "обучено" на более чем 20'000 QM-энергиях и дает превосходные результаты по сравнению с конкурентами. Моделировать конечно можно и комплексы с белками. Подробности - в препринте на bioRxiv

Красивые in situ крио-ЭМ структуры в свежей статье в Nature: суперкомплексы фотосистем помогают уложиться тилакоидным мембранам в ровные стопки