ИСТИНА

Метод ЯМР-спектроскопии позволяет рассчитывать пространственную структуру белков, изучать их динамику, а так же находить и разрабатывать лекарства, специфичные к белковым мишеням. Для любого из этих приложений необходимо в первую очередь получить отнесение сигналов белковой молекулы в спектрах ЯМР, то есть установить резонансные частоты возможно большего числа атомных ядер в многомерных ЯМР спектрах изотопно-меченого (13С/15N) белка. Для решения данной задачи традиционно используются методы последовательного отнесения сигналов, но их применение к белкам большого молекулярного веса и к мембранным белкам наталкивается на значительные трудности. Один из способов преодоления этих трудностей связан с бесклеточным синтезом белка с использованием изотопно-меченых аминокислот. Пептидная связь, соединяющая два соседних аминокислотных остатка, включает в себя карбоксильную (CO) группу предыдущего остатка и амидную (NH) группу последующего остатка. Комбинирование немеченых/15N/13C меченых аминокислот (далее X/N/C) позволяет при помощи двух спектров 2D 15N-HSQC и 2D 15N/13C-HN(CO) различить три возможных ситуации [6]: (i) в обоих спектрах нет сигнала, код «0», соответствует ситуации, когда вторая аминокислота в паре мечена X или С (ii) сигнал наблюдается HSQC спектре и отсутствует в HN(CO) спектре, код «1», соответствует ситуации, когда вторая аминокислота мечена N, а первая X или N и (iii) сигнал есть в обоих спектрах HSQC и HN(CO), код «2», соответствует ситуации, когда вторая аминокислота в паре мечена N, а первая – C. Каждая белковая молекула имеет свою уникальную аминокислотную последовательность, что позволяет оптимизировать стратегию изотопного мечения под каждый белок и сопоставить всем парам аминокислот уникальные упорядоченные наборы кодов за минимальное число экспериментов L. В предлагаемой методике приведенная выше задача формулируется в виде системы посылок, каждая из которых выражает логическое отношение между особенностями двух соседних аминокислотных остатков одной пептидной связи, - получаемые ими в экспериментах метки и троичные цифры, отвечающие их сигналу. Предлагаемый алгоритм по исходной системе посылок строит набор особенностей пар аминокислот, обеспечивающий получение ими уникальных кодов минимальной длины L. На каждом шаге осуществляется выбор особенностей пар, не противоречащих исходной системе посылок и требованиям уникальности и минимальности кодов, для чего алгоритм оперирует отношениями между особенностями пар. Для решения поставленной задачи в первую очередь требуется адекватное алгебраическое выражение отношений, имеющееся в методе индексов Льюиса Кэрролл, основанном на выражении посылок силлогистики Аристотеля в виде троичных алгебраических объектов. Применение метода индексов для оперирования логическими отношениями позволяет для каждого белка последовательно строить уникальные, минимальные по длине троичные коды аминокислот без обращения к переборным методам. Работа выполнена по заказу и при поддержке Федерального государственного унитарного предприятия «Внешнеэкономическое объединение «Внештехника».