ŽIVA

Tajemství tvarů – predikce 3D struktury proteinů

Vlastnosti a funkce proteinů jsou do značné míry ovlivněny tvarem (nazývaným také 3D strukturou). Experimentální určení 3D struktury je časově i technicky náročné, a proto jsme po dlouho dobu měli dobrou představu o struktuře jen u velmi malé části známých proteinů. Před několika lety však došlo k zásadnímu průlomu v oblasti předpovídání 3D struktury proteinů ze sekvence a tento průlom byl oceněn v roce 2024 Nobelovou cenou.

K dalšímu čtení v Živě

Ze života bílkovin aneb Na tvaru záleží (2020, 6)

Chybně poskládané bílkoviny – příčina a možný terapeutický cíl u neurodegenerativních nemocí (2020, 6)

The properties and functions of proteins are largely influenced by their shape (also called the 3D structure). Experimental determination of 3D structure is time-consuming and technically challenging, and therefore we have only had information about 3D structures for a very small fraction of known proteins. A few years ago, however, a major breakthrough was made in predicting the 3D structure of proteins from sequence. The importance of this breakthrough has been recognised by the award of the 2024 Nobel Prize.

Obrazové přílohy

• Struktura proteinu Abl kinázy (Protein Data Bank – PDB kód 2hyy) v komplexu s lékem gleevec. Gleevec vyznačen fialově a aminokyseliny, které jsou s ním v kontaktu, zvýrazněny. Vizualizováno programem PyMol. Orig. M. Novotný
  
• Porovnání dostupnosti sekvenčních a strukturních dat – v grafu je znázorněn počet známých sekvencí proteinů v databázi UniProtKB a počet experimentálně určených struktur v databázi Research Collaboratory for Structural Bioinformatics Protein Data Bank (RCSB PDB). Počet známých sekvencí je o tři řády vyšší než počet známých struktur. Orig. M. Novotný
  
• Struktura enzymu ribonukleázy (v databázi PDB registrován pod zkratkou 5rsa), který použil Christian B. Anfinsen při studiu denaturace a renaturace proteinu. Žlutě disulfidické můstky, které pomáhají udržovat nativní 3D konformaci. Vizualizováno programem PyMol. Orig. M. Novotný
  
• Srovnání experimentálně určené a předpověděné struktury termolyzinu (PDB kód 6tmn). Experimentální struktura proteinu zeleně, struktura predikovaná programem AlphaFold modrozeleně. Vizualizováno programem PyMol. Orig. M. Novotný
  
• Predikce komplexu proteinu s nukleo vou kyselinou a ionty kovů. Nové verze experimentálních nástrojů dovedou predikovat i komplexy proteinů – na obr. komplex meganukleázy s DNA, vápenatým iontem (zeleně) a sodíkovým iontem (fialově). Predikce z AlphaFold serveru vizualizována programem PyMol. Orig. M. Novotný
  
• Předpověď 3D struktury proteinu ze sekvence – srovnání experimentálně určené struktury termolyzinu (zeleně, v databázi Protein Data Bank má kód 6tmn) a struktury stejného proteinu predikované programem AlphaFold (modře). Pro ilustraci podobnosti struktur jsou zobrazeny i atomy postranních řetězců aminokyselin, aby bylo zřejmé, že jsou si velmi podobné i na úrovni jednotlivých atomů. Vizualizováno programem PyMol. Orig. M. Novotný
  

Archiv článků pro pedagogy a studenty

© 2025 Časopis ŽIVA – Rozhled v oboru veškeré přírody.
Založil roku 1853 J. E. Purkyně.
Vydává Nakladatelství Academia,
Středisko společných činností AV ČR, v. v. i., za podpory Akademie věd ČR.