Создана трехмерная карта бактериального хранилища белка
Частицы vault оставались загадкой для биологов на протяжении почти сорока лет. Несмотря на их значительные размеры и распространенность в сложных организмах, биологи до сих пор не могут точно определить их функции. Новые данные указывают на то, что подобные белки могут формировать схожие структуры в бактериях и бактериофагах. Это открытие может помочь в изучении эволюции этих частиц и их роли в живых клетках.
Команда из компании Anthropic провела поиск дальних родственников среди около 15 миллиардов предсказанных белковых последовательностей и обнаружила потенциальные белки-хранилища в 29 группах бактерий и четырех группах архей.
Эксперименты подтвердили, что семь из 15 полученных белков способны собираться в структуры, похожие на хранилища. Крио-электронная микроскопия подтвердила структуру четырех кандидатов. Из них два были получены из бактерий, а два других — из бактериофагов, которые инфицируют бактерии и используют их клеточные механизмы.
Исследователи выбрали белок L05 из фага для детального анализа структуры. Он образует полноценную структуру, состоящую из 96 копий самого себя, с размерами около 54 нм в длину и 45 нм в ширину. Добавление двух повторяющихся сегментов привело к увеличению размера частицы примерно на 20%.
Эксперименты показали, что дублирование белков могло способствовать образованию хранилищ разных размеров. Они также продемонстрировали, как небольшие изменения в структуре могут препятствовать нормальному закрытию частиц.
Одним из значительных достижений исследования стало упрощение процесса выделения частиц с помощью нейросети. Ранее традиционные методы занимали около трех дней, в то время как новая методика на основе хроматографии сократила время до примерно 90 минут. Claude помогла в выборе необходимого оборудования и оптимизации эксперимента.
Исследователи также применили ИИ для анализа данных криоэлектронной микроскопии. Первая полная структурная модель была создана за 34 часа, в то время как традиционный анализ мог занять несколько недель.
Тем не менее, в процессе работы были выявлены и недостатки. В одном из протоколов использовалась добавка, мешающая доставке ДНК, что привело к задержке в две недели. Нейросеть также создала неточную структурную карту, пропустив стандартный этап обработки. Проблему удалось исправить, однако основная загадка остается неразгаданной. Исследователям предстоит выяснить, какую роль частицы vault выполняют в живых организмах, и новые открытия предоставляют возможность найти на него ответ.
Фото: science.mail.ru