Исследователи кодировали коллаген

Программа, определяющая стабильные последовательности для синтеза, способна помочь в борьбе с заболеваниями и разработке лекарств.

Человеческий организм обладает достаточным опытом для создания коллагена. Человеческие лаборатории лучше всего справлялись с этим во все времена.

В исследовании, которое может привести к более совершенной разработке препаратов и новым методам лечения заболеваний, ученые из университета Райса сделали главный шаг к синтезированию коллагена. Исследователи, выяснившие, как производить коллаген — волокнистый белок, соединяющий клетки в органы и ткани, — теперь всматриваются в его молекулярную структуру, чтобы понять, как он формируется и взаимодействует с биологическими системами.

Доцент химии и биоинженерии Джеффри Хартгеринк и аспирант Джордж Фаллас написали новую компьютерную программу, которая прогнозирует наиболее стабильные коллагеновые структуры нанометрового размера. В природе эти маленькие структуры объединяются в цепи, которые служат соединительной тканью в организме. Хартгеринк и Фаллас провели компьютерное исследование, изготовив и испытав коллаген.

Успешный результат, сообщается в издании Nature Communications, будет интересен врачам и ученым, которые работают в области реконструирующей хирургии, косметологии и разработки тканей, а также ученым, исследующим взаимодействие белка коллагена, что может привести к новым методам лечения рака и других заболеваний.

«Коллаген — странный белок. С одной стороны, именно его больше всего в человеческом организме», сказал Хартгеринк. „Из коллагена состоят соединительные волокна, скрепляющие клетки: без него мы превратились бы в большую лужу“.

Хартгеринк сравнивает коллаген с ДНК со структурным завихрением, поскольку у него не две, а три пептидных нити. „Уотсон и Крик, когда они впервые попытались понять ДНК, выявили основной код для того, как все основные пары сочетаются“, сказал ученый. „Коллаген почти такой же, за исключением трех нитей. В статье мы начали взламывать код, с которым аминокислоты взаимодействуют для стабилизации структуры“.

Так же точно трехцветные изображения сочетаются, чтобы зритель увидел полноцветную картину, три нити коллагена должны сочетаться, чтобы он выполнял свои функции.

„Коллаген на самом деле не просто скрепляет клетки“, сказал исследователь. „Он связывает, в том числе, и другие белки с любопытными функциями. Те белки прикрепляются к коллагену, а клетки сцепляются с белками. Основываясь на этом взаимодействии, клетка решает, как себя вести“.

Хартгеринк отметил, что его свойства делают коллаген весьма ценным для изготовления биологических подложек материалов, которые интенсивно исследуются в рамках способа выращивания новых частей тела, и даже всех органов, для замены поврежденных.

По словам Хартгеринка, сочетание нитей также определяет стабильность коллагеновой спирали. Компьютерная программа, разработанная Фалласом и Хартгеринком, вычисляет стабильность каждого возможного сочетания данного набора пептидных нитей — всего 27, чтобы найти лучшие совпадения положительно и отрицательно заряженных аминокислот. Каждому набору программа присваивает значение, основанное на чистом положительном или отрицательном заряде всей спирали.

„Если в пептидной последовательности будет положительный заряд, это дестабилизирует тройную спираль, и мы пометим это как минус единицу“, сказал он. „Если отрицательный заряд, это также дестабилизирует спираль, и мы пометим это снова как минус единицу. Однако если заряды выстроятся в ряд в том, что мы называем осевой геометрией, дестабилизация не произойдет. Тройная спираль получит отметку 0, которая вполне хороша“.

„Мы создаем огромные теоретические популяции коллагеновых последовательностей и подсчитываем их“, добавил ученый в заключение. „Мы узнаем, которые из них являются наиболее близкими к нулю, и отбрасываем остальные“.

26.09.2012