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模拟蛋白质相互作用的新方法可以加速药物开发

2019-01-18 11:10:55 • 来源：

蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPI)是细胞功能的基础，当这些过程受到损害时，癌症等疾病就会出现。多年来，科学家们一直试图通过制定PPI来了解细胞过程。现在，由Stony Brook大学研究人员领导的国际科学家团队创建了一种超快速的蛋白质相互作用模型。该方法可能有助于为设计药物铺平道路，所述药物可防止导致疾病的有问题的蛋白质相互作用。该研究结果发表在PNAS的早期在线版上。

模拟蛋白质相互作用的新方法可以加速药物开发

蛋白质是细胞的主要组成部分。许多蛋白质通过与其他蛋白质相互作用来发挥其功能。在典型的细胞中，发生数十万种不同的蛋白质相互作用。表征这些相互作用的结构有助于阐明生物体如何在疾病发展过程中正常发挥作用。

“所考虑的问题是给出了两种单独蛋白质的三维结构，以预测这些蛋白质如何相互作用，”Dima Kozakov博士说，他是应用数学和统计学系的主要作者和助理教授，也是一名教授。 Laufer物理和定量生物学中心和石溪大学高级计算科学研究所(IACS)。他把这种方法比作表征所有可能的结构，即“乐高积木”对由一大堆不同的单独起始块组成。

在题为“通过快速广义傅里叶变换在5D旋转流形上进行蛋白质 - 蛋白质对接”的论文中，作者解释了一种新算法，用于创建蛋白质相互作用建模的超快速方法。他们发现该方法的运行速度比以前最先进的方法快10到100倍，而且不会降低准确性。

研究人员使用了一种称为快速流形傅里叶变换(FMFT)的方法来帮助加速计算，使他们能够采样大量推定的蛋白质 - 蛋白质复合物构象。

“这种方法背后的想法是将蛋白质呈现为量子形状的组合，使用单一计算能够快速同时分析多对，而不是独立评估每对，”Kozakov博士总结道。“这种方法可以在个人笔记本电脑上在15分钟内完成，可以用来代替昂贵的实验技术来确定蛋白质 - 蛋白质复合物的结构。”

新算法很快将通过名为ClusPro的公开蛋白质 - 蛋白质对接服务器提供给科学界。该资源在全球拥有超过15000名学术用户，由国家科学基金会和国家科学基金会支持，由Laufer中心和IACS的同一研究团队与波士顿大学的科学家合作开发。

ClusPro被评为最新一轮国际盲蛋白质对接竞赛中称为CAPRI(预测相互作用的关键评估)的自动对接服务器。

Kozakov博士及其同事认为，在ClusPro服务器中实施的新方法将使科学家能够为整个细胞模拟蛋白质相互作用，这是设计药物以防止导致疾病的蛋白质相互作用缺陷的关键步骤。

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