Белок Альцгеймера, вероятно, склеивается слабыми химическими взаимодействиями

Москва, 17:06, 24 Июл 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Химические взаимодействия, которые придают белкам свою форму, могут быть более слабыми и более многочисленными, чем ранее считалось. Эти слабые связи предоставляют исследователям новый способ понимания белков, вызывающих болезни, и помогают понять основы химии.

Химики из Токийского университета смоделировали строительные блоки структуры белка, вызывающего болезнь Альцгеймера, листы бета-амилоида. Их расчеты показали, что некоторые атомы, находящиеся слишком далеко друг от друга для связи, все еще находились в «электронных окрестностях» друг друга.

«Это так странно. Это выходит за рамки здравого смысла органической химии», — сказал профессор Томохико Овада из Токийского университета.

Атомы — строительные блоки жизни, представленные в периодической таблице элементов — соединяются вместе, чтобы построить молекулы, разделяя или крадя электроны от других атомов. Эти электроны летят очень быстро в электронном облаке.

Традиционное понимание химических связей заключается в том, что в больших молекулах атомы должны находиться рядом, чтобы делиться электронами.

Исследовательская группа Овада подсчитала, что атомы, расположенные далеко друг от друга, не делят электроны, но их электронные облака все еще могут влиять друг на друга. Они называют это влияние «межпространственными связями путей взаимодействия». Взаимосвязи между путями в пространстве чрезвычайно слабы, но достаточно распространены, чтобы в совокупности оказывать существенное влияние на общую структуру больших молекул.

«Мы изучили структуру бета-амилоида, потому что все знают, что она может вызвать заболевание, но никто не знает, как развивается проблемная структура», — сказал Овада.

Ненормальное накопление амилоидных бета-листов может вызвать болезнь Альцгеймера или рак.

Структура бета-листа относится к длинным цепям белка, свернутым через равные промежутки времени и сложенным одна поверх другой в плоский лист. Взаимодействие путей через пространство внутри белковых цепей и между ними, вероятно, стабилизирует структуру и может помочь ей объединиться в вызывающие заболевание бляшки.

Распознавание местоположения и природы взаимодействия путей в пространстве может помочь исследователям предсказать истинную структуру и поведение молекулы, основываясь только на ее химической последовательности.

Исследовательская группа до сих пор изучала только взаимодействие путей через пространство в водоотталкивающих частях синтетически построенных мини-амилоидных бета-листов. Они планируют расширить свои вычисления на части, привлекающие воду, и на более крупные молекулы.

«Теоретически, возможно создать искусственную молекулу, которая могла бы образовывать взаимодействия путей через пространство с естественными белками и изменять их активность», — сказал Овада.

Расчеты в этом исследовании были выполнены в Научно-исследовательском центре вычислительной науки в Окадзаки, Япония.