Згортання білків (інколи фолдинг, від англ. Protein folding) — фізичний процес, у якому поліпептидна молекула згортається в характерну для даного білка тривимірну структуру. Кожний білок синтезується як лінійний поліпептид в процесі трансляції послідовності мРНК в лінійну послідовність амінокислот. Цей поліпептид не має ніякої тривимірної структури. Однак кожна амінокислота в ланцюгу має певні характерні для неї хімічні властивості, такі як, наприклад, гідрофобність та електричний заряд. Завдяки цим властивостям амінокислоти взаємодіють одна з одною певним чином, утворюючи чітко визначену для даного поліпептиду тривимірну форму, згорнутий білок або білок у нативному стані. Кінцева тривимірна структура повністю визначається (окрім спеціальних випадків) його амінокислотною послідовністю.
Для стабілізації третинної структури багато білків в клітині піддаються посттрансляційній модифікації. Вельми часто зустрічаються дисульфідні містки між просторово близькими ділянками поліпептидного ланцюга.
Для багатьох білків правильна тривимірна структура необхідна для функціонування. Неправильна структура прирводить до утворення неактивних білків, які часто блокують роботу своїх потенційних партнерів, порушуючи роботу всієї клітини. В окремих випадках неправильна структура може навіть передаватися іншим білкам, як це трапляється з пріонами. Кілька нейродегенеративних хвороб, як вважається, виникають через накопичення неправильно згорнутих білків. Накопичення неправильно згорнутих білків у цитозолі призводить до запуску сигнального шляху, що називається відповідь на тепловий шок. Він призводить до збільшення експресії білків-шаперонів, які допомагають надати незгорнутим поліпептидам правильної конформації. У випадку стресу ендоплазматичного ретикулуму, тобто коли спостерігається висока концентрація неправильно згорнутих білків у цій органелі, в клітині запускається так звана відповідь на незгорнуті білки (англ. unfolded protein response). Її завданням є збільшення кількості шаперонів ендоплазматичного ретикулуму, білків, що беруть участь у ретротранслокації поліпептидів у цитозоль, де вони підлягають деградації, та інших білків, що сприяють збільшенню здатності ендоплазматичного ретикулуму здійснювати фолдинг.
Обчислення
Експериментальне визначення тривимірної структури білків часто є дуже складним та затратним, проте дані про послідовність білка часто вже існують. У результаті дослідники намагаються використовувати обчислювальні методи для симуляції процесу згортання білка і передбачити таким чином структуру його нативного стану. Цей напрямок досліджень зараз став одним з найважливіших в обчислювальній хімії та біології.
В листопаді 2020 року група дослідників проєкту DeepMind повідомила, що їм вдалось досягти значних успіхів у розв'язанні цієї задачі методами штучного інтелекту та глибинного навчання.
Див. також
Посилання
| ||||||||||||||