The Austrian Centre of Industrial Biotechnology (Аcib) and the University of Graz have published in Nature their development of a combination of database and search engine that can filter enzyme functions out of the thousands of protein structures used in the chemical, cosmetic and pharmaceutical industries.
Австрийский центр промышленной биотехнологии (Acib) и Университет Граца совместно разработывают базу данных и поисковую систему, которая может по структуре белка-фермента предсказывать его функцию. База создается для белковых молекул, используемых в химической, косметической и фармацевтической промышленности.
Система Catalophor способна также обнаруживать совершенно новые для данной белковой молекулы, еще «не открытые» функциональные возможности.
Ферменты приобретают все большее значение в химической промышленности в качестве экологически чистых, важных компонентов производственных процессов. По утверждению Acib, поиск ферментов, обладающих функциональной активностью, подходящей для промышленного использования, ранее был чрезвычайно сложен и имел множество ограничений. Новый поисковик, в базе данных которого более 100 000 белков, открывает новые возможности в поиске новых функций ферментов.
Процедура похожа на поиск в Google, хотя ввод данных немного сложнее. Все начинается с искомой функции фермента.
– «Мы ориентируемся на строение активного центра фермента и написали программу, которая определяет положение наиболее важных аминокислот и расстояние между ними, а также выявляет важные структурные особенности в непосредственной близости от активного центра», – отметил исследователь из Acib Кристиан Грубер (Cristran Gruber).
После того, как определенные заданные в поиске характеристики сравниваются друг с другом, программа выдает результат – список возможных кандидатов, который проверяется исследователями на основе их знаний о ферментах.
На следующем этапе наиболее перспективными кандидатами являются биотехнологически полученные и испытанные экспериментально в лабораторных условиях ферменты.
Предварительная работа на компьютере позволяет экономить на бесчисленных экспериментах и проверках новой функциональности фермента.
Для расчетов, исследователи создали компьютерный кластер с более чем 400 ядрами, а также базу данных, которая постоянно расширяется.
– «Каждую неделю в базу добавляется около 150 новых структур», говорит Георг Штейнкелнер из Acib, «Наша система расширяет себя автоматически и ищет новые ферментные структуры в общедоступных базах данных. Мы также проводим работу, направленную на то, чтобы система могла отвечать на более сложные поисковые запросы»».
Метод уже заявлен на патент и опубликован в Nature.