蛋白質(zhì)通過復(fù)雜的化學(xué)相互作用組合相互結(jié)合。如果某些蛋白質(zhì)由于它們的形狀而結(jié)合，這是一個(gè)更簡單的過程怎么?為了回答這個(gè)問題，研究人員使用美國最快的超級(jí)計(jì)算機(jī) Summit 來模擬鎖匙交互。在這些相互作用中，結(jié)合在一起的蛋白質(zhì)中的分子必須在化學(xué)上精確地“匹配”。該團(tuán)隊(duì)測試了科學(xué)家知道彼此結(jié)合的 46 對(duì)蛋白質(zhì)。接下來，該團(tuán)隊(duì)在 Summit 上模擬了這些蛋白質(zhì)對(duì)的組裝。在測試的 46 對(duì)中，有 6 對(duì)基于互補(bǔ)形狀組裝超過 50% 的時(shí)間。
影響
結(jié)果可能在生物學(xué)研究中有許多應(yīng)用。例如，該方法可以篩選用于疾病治療的藥物，或?yàn)榭茖W(xué)家提供有關(guān)如何使用蛋白質(zhì)作為構(gòu)建模塊來設(shè)計(jì)新生物材料的信息。該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃研究額外的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)也可以根據(jù)形狀結(jié)合——或者形成更高階的組件。最終，該團(tuán)隊(duì)想知道蛋白質(zhì)形狀如何進(jìn)化以形成分層蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的局限性。
概括
為了使蛋白質(zhì)成功地相互結(jié)合，其中一個(gè)充當(dāng)配體，一種連接到目標(biāo)蛋白質(zhì)的分子，其中一個(gè)充當(dāng)受體，即接收配體的分子。這個(gè)過程涉及復(fù)雜的化學(xué)相互作用，其中分子共享鍵并在結(jié)合時(shí)改變它們的構(gòu)型。研究人員想看看他們是否可以僅根據(jù)形狀來預(yù)測這種結(jié)合，而忽略蛋白質(zhì)之間的相互作用。從包含 6,000 多個(gè)蛋白質(zhì)對(duì)的數(shù)據(jù)庫中，該團(tuán)隊(duì)測試了 46 對(duì)已知相互結(jié)合的蛋白質(zhì)，并在橡樹嶺領(lǐng)導(dǎo)計(jì)算設(shè)施的 200 petaflop 超級(jí)計(jì)算機(jī) Summit 上模擬了它們的組裝。
該團(tuán)隊(duì)捕獲了六對(duì)僅根據(jù)形狀結(jié)合的蛋白質(zhì)對(duì)，其中一對(duì)結(jié)合的時(shí)間超過 94%。該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃研究更多的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)也可以根據(jù)形狀結(jié)合——或者形成更高階的結(jié)構(gòu)。未來，該團(tuán)隊(duì)想知道蛋白質(zhì)形狀如何進(jìn)化以形成分層蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的局限性。該團(tuán)隊(duì)希望他們最終能夠預(yù)測蛋白質(zhì)簇或蛋白質(zhì)結(jié)晶結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)界面的結(jié)合。
資金
這項(xiàng)研究使用了能源部科學(xué)用戶設(shè)施辦公室橡樹嶺領(lǐng)導(dǎo)計(jì)算設(shè)施的資源。此處描述的結(jié)果基于美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和美國陸軍研究辦公室支持的工作。
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