Учёные обнаружили «тёмную энергию» в белках

Исследователи из Университета Райса и Университета Буэнос-Айреса представили концепцию «тёмной энергии» в мире белковых структур. Подобно космологической тёмной энергии, это понятие описывает энергию, не объясняемую обычной физикой сворачивания белка, но необходимую для понимания эволюции его функций.

Белки, состоящие из цепочек аминокислот, сворачиваются в уникальные трёхмерные формы, стремясь к состоянию с минимальной физической энергией. Однако их биологические функции часто требуют наличия участков, где аминокислоты находятся в «энергетически невыгодном» конфликте, что необходимо, например, для связывания ионов или катализа реакций.

Учёные сравнили «физическую энергию» (определяемую структурой) с «эволюционной энергией» (рассчитанной по распределению аминокислотных последовательностей у родственных белков). Разница между ними и была названа «тёмной энергией». Её величина показывает, насколько важна конкретная функция для белка: чем выше энергетическая «цена» участка, тем более критична его роль.

«Тёмная энергия не только расширяет наше понимание ограничений белковой вселенной, но и позволяет количественно описать, насколько эволюционно важна та или иная функция для белка», — заявил профессор Питер Уолинз.

Это открытие позволяет по-новому взглянуть на баланс между формой и функцией белков, который формируется эволюционным давлением. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.