Шугуан Чжан: Код QTY, всегда задавайте необычные вопросы

Лекция профессора Шугуана Чжана из медиалаборатории Массачусетского технологического института на симпозиуме «Рубежи новых знаний в науке» в Гонконге, 15–17 ноября 2024 г. АННОТАЦИЯ В 2011 году Чжан Шугуан разработал простой QTY-код для проектирования водорастворимых мембранных белков. Около 26% генов в геноме человека кодируют мембранные белки, которые играют ключевую роль как во внутренней, так и во внешней клеточной коммуникации. Простой молекулярный QTY-код основан на двух ключевых фактах молекулярной структуры: 1) все 20 аминокислот встречаются в природных альфа-спиралях независимо от их различных химических свойств: (i) гидрофильные, (ii) гидрофобные и (iii) амфифильные; 2) несколько аминокислот имеют поразительное структурное сходство, несмотря на их различные химические свойства; например, лейцин (L) и глутамин (Q); Валин (V) и изолейцин (I) против треонина (T); и фенилаланин (F) против тирозина (Y). Используя простой код QTY, мы заменяем ~50% гидрофобных аминокислот L, I, V, F в трансмембранных альфа-спиралях гидрофильными аминокислотами Q, T, Y. Водорастворимые варианты QTY по-прежнему сохраняют стабильные структуры и лиганд-связывающую активность в хемокиновых рецепторах и 4 ферментативных функции бактериальной гистидинкиназы. Предсказания AphlaFold2 подтвердили валидность кода QTY. Простой код QTY, вероятно, является полезным инструментом и оказывает большое влияние на дизайн водорастворимых вариантов ранее нерастворимых в воде GPCR, транспортеров глюкозы, транспортеров растворенных веществ, транспортеров ABC, калиевых ионных каналов, бета-баррельных белков наружной мембраны и моноклональных антител. Предсказания AphlaFold2 и AlphaFold3 подтвердили полезность кода QTY. Простой QTY-код, вероятно, является полезным инструментом для проектирования водорастворимых вариантов для различных сфер применения.