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.

Materiály k výuce

• tajemstvi-tvaru-predikce-3d-struktury-proteinu.pdf – Pracovní listy k tématu Predikce 3D struktury proteinů. Autor: Marian Novotný

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.