Фолдинг белка на ноутбуке

Мы решили применить наш математический аппарат, описывающий нелинейную динамическую среду, к фолдингу белка. В основе метода лежит гипотеза о реологической матрице среды. Мы не подбираем структуру перебором, а вычисляем её как топологический отклик цепочки на физические параметры среды. Полученные в результате расчёта последовательности были загружены в AlfaFold server, Blast и Foldseek Search Server. Поскольку ранее мы не сталкивались с работой в подобных программах, и изыскание было междисциплинарным, на освоение было очень мало времени, около недели, поэтому наши знания и навыки работы в данных средах весьма поверхностны.

Нам бы хотелось воспользоваться большим количеством инструментов, чтобы провести тесты например в GROMACS или NAMD, но ограниченное время, невозможность работы на некоторых ресурсах без VPN и прочие технические сложности внесли коррективы. Тем не менее, полученные результаты предлагаем вашему вниманию. Надеемся, они будут интересны специалистам.

Начали мы без определённых целей, просто посмотреть,что и как считает уравнение, как это отразит Alfafold. Далее все последовательности аминокислотных остатков именуем секвенсы. Короткие остатки мы прогоняли в Blast, изменив настройки по умолчанию (чтобы сузить круг поиска) следующим образом:

Мы прогнали некоторые последовательности не только по базам человека в RefSeq select proteins, но и по базам других организмов Non-redunant protein sequences. Занимательно, что некоторые секвенсы вообще не значатся в базах, и многие не имеют значимых совпадений, то есть по сути являются авторскими. Ниже будут представлены некоторые изображения из MolViewer и Foldseek. Полагаем, комментарии будут излишни, поскольку мы находимся в Recovery Mode, и наша статья будет видна только специалистам.

Мы решили масштабировать уровень и от 4-100 остатков перешли к большим секвенсам ( по нашим меркам, понятно) и сделали несколько по 200-536. Пару из них вы видите ниже.

Далее мы попробовали задать свойства. Выбрали антидот для тяжелых металлов и транспортер для железа. Эти секвенсы коротыши от 11 до 44 остатков. Поскольку в Alfafold нет тех ионов, которые мы хотели связать ( свинец и кадмий), мы испытали секвенсы на ионах кобальта и цинка. Добавим, что матрица PAE в нижеуказанных экспериментах не давала заметных погрешностей, все в изумрудно-зеленом цвете.

Формализации метода не будет по соображениям безопасности ( мы разработали потенциально стабильные белковые домены с заданным сродством к агрегирующим белкам). Добавим, что скорость генерации секвенса до 1 секунды. В заключение , когда мы заканчивали статью, сделали короткий секвенс, в подарок, который сами не прогоняли в Alfafold, но это может сделать любой желающий. Что там получится, спираль или изогнутая скрепка мы не знаем. Какие свойства у него будут? Найдётся ли он в Blast или других базах данных?Будет ли он устойчив в тестах? Имеющие интерес посмотрят. Имеющие возможность-синтезируют.

AKAF HCAA KAFH CA

Наш математический аппарат вроде бы справился с расчетом топологических инвариантов укладки аминокислот в нелинейной динамической среде. Секвенсов мы получили больше, чем представлено в работе, нас ограничивали скорость расчета и лимиты 30 заходов в сутки в AlfaFold, Blast тоже не моментально считал, основная работа и предел по количеству выпитого кофе.

За эти дни было очень много работы и данных. Поэтому мы отстраняемся от ноута и смартфона на несколько дней, чтобы дать отдохнуть глазам, поскольку есть ещё монитор на работе. Далее нас ждут электричество, шифрование и многое другое. Мы открыты для разумных предложений. Контакт в Telegram группа edge_of_tomorrow.

P.S. Для тех, кто с нами не знаком, даем отсылку к нашим работам Флип со стрекозой и ПэВ-диапазон чёрной дыры и От ядра атома до Ланиакеи.