http://nanoworld88.narod.ru/data/278.htm
Смоделируем все типы инсулинов?
A-цепь инсулина слона. Обратите внимание на атомы серы (жёлтого цвета).
Все 4 атома рсположены с одной стороны спирали ...
В-цепь инсулина слона. Сходство формы с формой инсулина дикого кролика очевидна.
Удастся ли сконструировать из A- и B- цепей модель инсулина слона, покажет время...
http://nanoworld88.narod.ru/data/278.htm
Наконец, файл с координатами атомов в стандарте PDB удалось скоректировать (промасштабировать и "отразить в зеркале"). Теперь мы имеем первый коммерческий продукт, готовый к реализации.
http://nanoworld88.narod.ru/data/276.htm
http://subscribe.ru/archive/science.news.nanoworldnews/201201/22161539.html?fromissue=2
Гексамер-2 инсулина
Программа Пикотех может выдать и прямое, и зеркальное изображение модели любого белка.
Что касается альтернативной формы аминокислот, то вполне возможно, что Виктория Соколик права, и в следующей версии программы Пикотех будет использоваться только её вариант формы аминокислот. Но пока она не продемонстрировала работоспособность её варианта формы аминокислот. Мы как раз сейчас работаем над созданием версии программы Пикотех, которая покажет сразу оба варианта для сравнения. Это поможет выбрать более правильный вариант формы аминокислот.
На сегодняшний день наиболее точной является версия программы, результат которой Вы видите в этом сообщении.
Виктория Соколик: А Вы, Александр Юрьевич, стало быть эту самую работоспособность D-аминокислот продемонстрировали?
Кушелев: Конечно. Пикотехнологические модели получаются вполе узнаваемой формы. Разве нет? Давайте разбираться. Чем раньше обнаружатся ошибки, тем раньше мы сможем их исправить. Кстати, Вам удалось изготовить модель альфа- и 310-спиралей из многогранных моделей атомов? При первой же возможности я попытаюсь сделать компьютерные модели аминокислот по Вашему варианту. Мне же тоже интересно посмотреть, получатся ли правильные параметры альфа-спирали и 310-спирали? По моему варианту правильные параметры получаются, но вдруг и по Вашему варианту тоже получатся?
Skype:
2012-01-16
[22:38:42] В: А как клиент узнает, что твои структуры точнее? И по чем бы ты хотел продавать свои структуры?
[22:43:40] Кушелев Александр Юрьевич: Очень просто. Он заказывает бесплатно несколько моделей для тех белков, за которые он уже заплатил по 10 килоевро. Далее смотрит на пикотехнологические модели и сравнивает с нанотехнологическими. Для некоторых белков бОльшая точность пикотехнологических моделей просто очевидна. Например, для гистонов, шаперонов, коллагена, тубулина, тропонина-Ц и многих других. Естественно, что часть клиентов будет сомневаться, часть откажется, а часть закажет уже за деньги. На первом этапе нам не нужно взвинчивать цены. Пусть клиенты распробуют пикотехнологию на вкус. А когда выстроится очередь, тогда уже будем поднимать цены, согласно законам рынка. Начинать надо с подарков.
[23:45:31] Кушелев Александр Юрьевич: У любого продукта есть затратный период. Сначала раздают бесплатно попробовать, а потом набегает толпа, и возникает спрос, после чего устанавливают цены. Законы рынка однако...
Материал с форума:
Замечу, что программа Пикотех строит предшественник инсулина, т.е. препроинсулин (110 аминокислотных остатков, т.е. последовательно соединённые L-пептид, B-пептид, C-пептид и A-пептид.), хотя может построить и проинсулин (56 остатков).
В клетке Почти сразу после синтеза в ЭПР от этой молекулы отщепляется сигнальный (L) пептид — последовательность из 24 аминокислот, которые необходимы для прохождения синтезируемой молекулы через гидрофобную липидную мембрану ЭПР. Образуется проинсулин. Его-то мы и видим на иллюстрации:
А гексамеры инсулина образуются после второго этапа (созревания). В процессе созревания из молекулы проинсулина с помощью специфических эндопептидаз вырезается C-пептид — фрагмент из 31 аминокислоты, соединяющий B-цепь и A-цепь. То есть молекула проинсулина разделяется на инсулин и биологически инертный пептидный остаток.
Реальная точность, получаемая с помощью РСА (рентгеноструктурного анализа)
Интересно было бы построить пикотехнологические модели всех эти белков.
"Добра" желатель: Если допустить, что Кушелев доведёт алгоритм и софт до приемлемого качества, и пикотехнологические модели будут покупать, то тут же возникнет масса альтернативного софта. Благо горе-пикотехнолог везде разбросал описалово и даже исходники где-то валяются.
Кушелев: Вы не учитываете известную истину. Развитие происходит по экспоненте, поэтому разработчика никто не может обогнать. Конечно, будут "китайские" подделки, но мне-то что :)
Такая в первом приближении получается форма гексамера инсулина. Insulin (gexamer)
Правда, вращается он в противоположную сторону, но это мы скоро исправим
Видео 800х600, 100 кадров (вместо 50 в превьюшке):
http://video.yandex.ru/users/kushelev2011/view/385/
http://video.yandex.ru/users/kushelev2011/view/386/
Гексамер инсулина. В центре видны бензольные кольца, окружающие ион цинка. Ион цинка будет показан в следующей версии ролика.
[17.01.2012 22:00:27] Pavel P.: Такие точные модели форм белков, которые делаете Вы, могут определить выполняемую функцию.
Модель в стандарте 3DS Max
В скрипте Савина-Кушелева есть возможность отключать радикалы. Вы видите только стебли белковой молекулы (проинсулина).
Скрипт может генерить отдельно пикотехнологическую модель из колец или модель "шар-труба". Можно регулировать степень упрощения моделей электронов, т.е. от треугольников до реалистичных торов.
В процессе эволюции лишний фрагмент молекулы инсулина стал вырезаться. Вероятно, это привело к увеличению эффективности инсулина. Вырезанный фрагмент тормозил вращение гексамера. Без него молекула стала вращаться быстрее, что, вероятно, сказалось на её эффективности. "Кто быстрее, тот и прав"
Изучение структуры гексамера инсулина наталкивает на мысль, что этот механизм может менять размер отверстия своеобразной "гаструлы", т.е. открывать и закрывать "рот".
Пикомеханизм. Гексамер инсулина. Динамика.
Видео (на чёрном фоне) : на yandex.ruна mail.ruВидео оригинального качества (~120Mb, 800х600, 1000 кадров)
На белом фонеоригинального качества (~120Mb, 800х600, 1000 кадров)
Музыкальное оформление компьютерного сюжета "Пикомеханика инсулина"
Ключевые слова: Пикомашины, pikomekhanizms, Пикотехнология, pikotech, лаборатория Наномир, Nanoworld Lab, Александр Кушелев, Alexander Kushelev, insulin, gexamer, инсулин, гексамер, молекула, molecule
Описание: Динамическая пикотехнологическая модель гексамера инсулина. Четвертичная структура инсулина в динамике. Молекула напоминает по строению морскую звезду с открывающимся ртом. Нюансы молекулярной динамики с пикоточностью обсуждаются на форуме лаборатории Наномир
Для желающих создать профессиональную компьютерную графику на основе динамической пикотехнологической модели гексамера инсулина есть возможность скачать
Несколько кадров высокого качества:
Нюансы функционирования пикомашины гексамера инсулина.
Новости пикомеханики. Кушелев разыскал демона Кушелева...
В центре кексамера инсулина находится ион цинка (на анимации не показан). К нему присоединены 6 групп кислорода, которые входят в состав тирозина. Пикотехнологическая модель показывает, что бензольное кольцо, входящее в состав тирозина, может деформироваться, т.е. менять форму правильного шестиугольника на форму вытянутого шестиугольника. Таким образом, "рот морской звезды" может закрываться силой упругости, как дверь на пружине.
Напомню, что гексамеры инсулина собирают глюкозу, накапливая её в полости, которая напоминает желудок морской звезды...
6 лопастей, со специфическим оперением протонами, позволяет преобразовывать хаотическое движение окружающих молекул физраствора во вращательное и поступательное движение гексамера инсулина. Модель своеборазной броуновской частицы, которая может преобразовывать хаотичекое движение в направленное, можно посмотреть в 116-ом выпуске рассылки: "Новости лаборатории
Инсулин - макровитамин?! Номинальный ряд молекулярных дробилок.
2012-01-19
[10:46:08] Кушелев Александр Юрьевич: Добрый день! Смоделирована пикомашина (гексамер инсулина):
[17:52:08] В: Нечто подобное ты мне показывал еще в 92-м...на Новокузнецкой. А что нового?
[19:09:26] Кушелев Александр Юрьевич: В 1992-ом я показывал пикотехнологическую модель витамина B12. Подобные модели можно сделать лишь в процессе трудоёмкого научного исследования. А программа Пикотех позволяет определять структуры белка автоматически, обрабатывая очередной файл из генбанка. С помощью этой программы можно делать научные открытия следующего уровня, т.е. не третичной, а четвертичной структуры белка. Ряд таких открытий мне уже удалось сделать. Это - четвертичная структура шаперонов, гистонов, коллагена, тубулина и теперь инсулина. В случае инсулина удалось понять работу механизма, т.е. это следующий уровень после четвертичной структуры. Назовём его пятым уровнем. Это - мировой рекорд...
Инсулин и витамин B12 по существу выполняют одну и ту же функцию, но в разных масштабах. Гексамер инсулина дробит глюкозу, обломки белков и другие органические молекулы на более мелкие фрагменты, а витамин B12 измельчает их дальше. Получается номинальный ряд молекулярных мельниц или дробилок, которые по существу наводят порядок, т.е. утилизируют мусор на молекулярном уровне. Теперь становится понятно, почему даже при уменьшении уровня глюкозы ниже нормы, выработка инсулина не прекращается. Ведь он утилизирует не токлько глюкозу... Понятно и то, зачем глюкоза продаётся вместе с витамином. А диабетикам - вместе с витамином и инсулином :)
Гексамерия инсулина. Кристаллический инсулин. Гексамер, да не тот?!
До сего дня считалось, что гексамер инсулина имеет похожую внешне, но принципиально другую структуру:
Давайте разберёмся, в чём тут дело?
Для начала обратите внимание на то, что альфа-цепи инсулина расположены внешне так же, как в пикотехнологической модели, т.е. в вершинах 6-угольника. Кстати, бета-цепи тоже.
Однако исследователь гексамеров инсулина разделил их на две группы по три. При этом к каждому из 2(двух!) атомов цинка приближены по 3 радикала гистидина. Понятно, что с валентностью цинка в данной модели творится нечто неладное. В справочниках написано, что цинк проявляет только валентность +2. На три гистидина никак не делится...
А что получается в пикотехнологической модели? Там вместо радикалов гистидина к атому цинка сходятся 6 радикалов тирозина. А это означает, что к иону цинка сходятся 6 групп OH. Допустим, что у каждой группы OH удалён протон (вместе с электроном). В этом случае 6 групп ОН могут разобрать 6 электронов цинка. При этом электроны цинка могут остаться "почти на своих местах", т.е. разместиться равномерно по экватору электронной оболочки, состоящей из ... 14 электронов. 6 электронов образуют экватор, над которым 3 электрона образуют второй ярус и один электрон образует "полюс". Под экватором 3 электрона расположены со сдвигом, а противоположный полюс - ещё один электрон. Получается 6+(3+1)+(3+1)=14. Остальные 6 электронов цинка расположены параллельно 6 экваториальным электронам 14-электронной оболочки, но встроены в оболочки 6 атомов кислорода.
Этой фантастической картинке соответствует валентность цинка -6. С похожей валентностью химики уже давно встречались у таких элементов, как марганец.
Но в данном случае речь идёт о цинке, а, следовательно, об экзотической валентности цинка.
Почему же в гексамере инсулина используется не марганец или что-то в этом роде, а именно цинк?
Дело в том, что экзотическая валентность цинка - не единственная особенность этого соединения. Ещё важна симметрия (6) и прочность экзотической связи. Это фактически ионная связь, но "повышенной прочности", т.к. ионизация цинка получается в 6 раз выше
однократной...
Вот мы и докопались до экзотической валентности цинка. Как раз -4 и -6...
Яндекс помог найти вот что:
Zn(OH)2+4NaOH=Na4[Zn(OH)6]
Zn(OH)2+4Na(+)+4OH(-)=4Na(+)+[Zn(OH)6]
Zn(OH)2+4OH(-)=[Zn(OH)6]
Похоже, что комплекс [Zn(OH)6] - реальность. Теперь осталось разобраться с 3D структурой из эксперимента...
The New Vanadoborate-supported Hexanuclear Zinc Complex [Zn(teta)]6[(VO)12O6B18O36(OH)6](H2O) 8H2O
X. Liu and J. Zhou
Кушелев: Молекула-сюрикен? Молекулярная болгарка? Интересно, что произойдёт с этой синтетической диковинкой в живой клетке? Сколько она "проживёт"? :)
A Metal-Organic Framework Constructed of 1,4-Di(pyridin-4-yl)-buta-1,3-diyne and Nickel(II) Nitrate
M. Albrecht, M. Nieger, and A. Schmidt
Известна структура комплекса [Zn(OH)6], в которой OH-группы расположены в вершинах октаэдра. Устойчива ли структура, если расположить группы кислорода в одной плоскости?
Даже в том случае, если плоская структура комплекса [Zn(OH)6] неустойчива, то это не значит, что будет неустойчива структура комплекса в центре гексамера инсулина...
Кстати, интересно выяснить, существует ли комплекс, состоящий из 6 бензольных колец, 6 атомов кислорода и атома цинка? Хотя, его устойчивость, вероятно, такая же, как и у комплекса [Zn(OH)6]
Это - нанотехнологическая модель бензола. Интересно, существует ли соединение, в котором один из атомов водорода замещён на группу OH? В принципе должно, т.к. радикал тирозина это фактически оно и есть...
Да, гидроксибензол называется фенолом.
Теперь попробуем найти комплекс, состоящий из одного атома цинка и 6 молекул фенола...
По формуле: [Zn(C6H5OH)6] поисковые машины ничего не находят...
Но это и не важно. Достаточно знать, что существует комплекс:
[Zn(OH)6] и фенол (C6H5OH). Отсюда однозначно следует возможность существования комплекса: [Zn(C6H5OH)6], а, следовательно, и конструкции из 6 радикалов тирозина, окружающих ион цинка.
Ну что же, будем делать пикотехнологическую модель цинкового центра гексамера инсулина...
Пикотехнологическая модель иона цинка Zn+6 с перестроенной предвнешней оболочкой. По моему предположению именно такой атом цинка находится в центре гексамера инсулина.
Позднее я смоделирую его окружение, а пока желающие могут поэкспериментировать с этой моделью. Для этого я прилагаю два скрипта, с помощью которых была построена эта модель.
Первый скрипт строит модель атомного ядра (не в мастшабе и не все нейтроны показаны). Он же строит модели двух внутренних электронных оболочек "2" и "8".
-- 2, 8-electron shells, nuclei (30n+30p)
-- Created by: Alexander Kushelev -- http://nanoworld.narod.ru p = #() n = #() for k = 1 to 30 do ( (p[k] = torus radius1:0.05 radius2:0.025 segs:20 sides:12 position:[0,0,0.1*(k-15.5)] wirecolor:[255,0,0]) (n[k] = torus radius1:0.05 radius2:0.025 segs:20 sides:12 position:[0,0,0.1*(k-15)] wirecolor:[0,0,255])) m = torus radius1:10 radius2:1 segs:20 sides:12 position:[0,0,0] wirecolor:[150,0,0] m8 = torus radius1:7.5 radius2:0.8 segs:20 sides:12 position:[0,0,0] wirecolor:[255,255,0] move m8 [0 , 0, 0.5*10] m9 = copy m8 wirecolor:[150,150,0] move m9 [0 , 0, -2*0.5*10] rotate m 90 [0,1,0] move m [1.45*10 , 0, 0] m.pivot = [0,0,0] rotate m -35.27 [0,1,0] rotate m 45 [0,0,1] m1 = instance m wirecolor:[255,0,0] rotate m1 90 [0,0,1] m2 = instance m1 wirecolor:[150,0,0] rotate m2 90 [0,0,1] m3 = instance m2 wirecolor:[255,0,0] rotate m3 90 [0,0,1] m4 = instance m3 wirecolor:[150,0,0] rotate m4 90 [1,0,0] m5 = instance m4 wirecolor:[255,0,0] rotate m5 90 [0,0,1] m6 = instance m5 wirecolor:[150,0,0] rotate m6 90 [0,0,1] m7 = instance m6 wirecolor:[255,0,0] rotate m7 90 [0,0,1] g1 = group #(m,m1,m2,m3,m4,m5,m6,m7) rotate g1 45 [0,0,1] rotate g1 54.73 [0,1,0] rotate g1 30 [0,0,1] Второй скрипт строит модель третьей оболочки "14". Кольцевые модели остальных 6 электронов цинка будут встроены в модели окружающих цинк OH-групп. -- 14-exotic electron shell (zinc) -- Created by: Alexander Kushelev -- http://nanoworld.narod.ru m = torus radius1:11.4 radius2:1 segs:20 sides:12 position:[0,0,0] wirecolor:[0,255,0]; ConvertToMesh m rotate m 90 [0,1,0] move m [3*9 , 0, 0] m.pivot = [0,0,0] m1 = copy m wirecolor:[0,255,0] m1.pivot = [0,0,0] rotate m1 60 [0,0,1] m2 = copy m wirecolor:[0,255,0] m2.pivot = [0,0,0] rotate m2 120 [0,0,1] m3 = copy m wirecolor:[0,255,0] m3.pivot = [0,0,0] rotate m3 180 [0,0,1] m4 = copy m wirecolor:[0,255,0] m4.pivot = [0,0,0] rotate m4 240 [0,0,1] m5 = copy m wirecolor:[0,255,0] m5.pivot = [0,0,0] rotate m5 300 [0,0,1] m6 = copy m wirecolor:[0,255,0] m6.pivot = [0,0,0] rotate m6 90 [0,1,0] m7 = copy m6 wirecolor:[0,150,0] m7.pivot = [0,0,0] rotate m7 -49 [1,0,0] m8 = copy m7 wirecolor:[0,150,0] m8.pivot = [0,0,0] rotate m8 120 [0,0,1] m9 = copy m7 wirecolor:[0,150,0] m9.pivot = [0,0,0] rotate m9 240 [0,0,1] m10 = copy m wirecolor:[0,255,0] m10.pivot = [0,0,0] rotate m10 -90 [0,1,0] m11 = copy m10 wirecolor:[0,150,0] m11.pivot = [0,0,0] rotate m11 -49 [1,0,0] m12 = copy m11 wirecolor:[0,150,0] m12.pivot = [0,0,0] rotate m12 120 [0,0,1] m13 = copy m11 wirecolor:[0,150,0] m13.pivot = [0,0,0] rotate m13 240 [0,0,1]
В центре гексамера инсулина находится ион цинка, к которому присоединены аммортизаторы (бензольные кольца), входящие в состав радикалов тирозинов.
Бензольные кольца находятся в среднем положении. Их можно как сжать, так и растянуть. В первом случае "рот морской звезды" закроется, во втором случае - откроется максимально.
Гексамер инсулина с атомом цинка, образующим комплексное соединение с шестью группами OH, принадлежащими радикалам тирозинов 6 субъединиц инсулина.
Динамика гексамера инсулина в разрезе (пикотехнологическая модель)
В центре гексамера находится атом цинка. В процессе деформации бензольные кольца радикалов гистидинов вытягиваются при раздвигании субъединиц инсулина и сдавливаются при сдвигании. Процесс может быть колебательным, если добротность этой резонансной системы достаточна.
Виктория Соколик: Интересно, а процесс вибрирования бензольных колец в гексамере инсулина энергозависим или его можно отнести к тепловому движению молекул?
Кушелев: Скорее всего используется энергия хаотического движения молекул воды. Но этот вопрос надо исследовать...
Обсуждение на форуме лаборатории Наномир:
Игорь: Не успел спросить: "Where I can download or look the soft, what draws such beautiful pictures?"
Тему удалили.
Кушелев: Ну пусть теперь попробуют удалить здесь: Physics.com тема 1 тема 2
Игорь: Хех, это же копия, - призрак умершей статьи...
Кушелев: Только не умершей, а спасённой. Копии на Яндексе ищутся даже быстрее, чем оригиналы
Игорь: Эко Вас всё на резонансные феномены выводит, а? Это что ж получается-то, - кто б не колотил инсулин, а он в (собственный) резонанс будет молотить сахара, используя почти любое лишь тепловое движение!? Похоже, если это доказать, - будет настоящее открытие био-химико-механики.
Кушелев: Давайте разбираться. Какие у Вас есть соображения на этот счёт? Как можно проверить экспериментально пикотехнологическую модель инсулина?
kasumov eldar: К сожалению, такие серьезные вещи на форуме почти не обсуждают, то ли ученых мало, то ли дипломы купили. Сначала, давайте зададим вопрос за счет каких сил такой перпетуум мобиле может работать?
Кушелев: Давайте разбираться. На тот случай, если эту тему уничтожат или перенесут, все желающие могут продолжить обсуждение на форуме лаборатории Наномир.
Данная пикомашина (гексамер инсулина) работает за счёт теплового движения молекул воды.
Этот механизм, нарушающий Второе начало термодинамики, смоделирован в мастшабах макромира.
Демонстрационную установку "Аномальная броуновская частица" можно посмотреть в 116-ом выпуске рассылки "Новости лаборатории Наномир"
Игорь (цитата из википедии): В зрелых секреторных гранулах кроме инсулина и C-пептида находятся ионы цинка, амилин и небольшие количества проинсулина и промежуточных форм.
Выделение инсулина из клетки происходит путём экзоцитоза — зрелая секреторная гранула приближается к плазматической мембране и сливается с ней, и содержимое гранулы выдавливается из клетки. Изменение физических свойств среды приводит к отщеплению цинка и распаду кристаллического неактивного инсулина на отдельные молекулы, которые и обладают биологической активностью. Конец цитаты.
т.е. цинкосодержащие гранулы - это только "на складе" хранятся.
Кушелев: Ух ты! Значит гексамеры инсулина существуют в живой клетке в т.ч. в виде миниатюрных кристаллов?! Класс! Интересно, как они уложены в кристалле?
А как быть с этой схемой?
Гексамеры содержат атомы цинка? Если да, то остаётся разобраться с активностью гексамеров. Считается, что гексамеры не являются активными?
Кстати, если гексамеры упаковываются в миниатюрные гранулы тоже с помощью атомов цинка, то вполне возможно, что в этой упаковке принимают участие радикалы гистидинов...
Более того, может работать схема, при которой упакованные с помощью атомов цинка субъединицы реорганизуются, т.е. связи через радикалы гистидинов разрушаются, ионы цинка освобождаются, после чего образуются другие гексамеры с атомом цинка в центре.
Другими словами, кристаллы инсулина образованы шестигранными гексамерами, а после плавления кристаллов (гранул) гексамеры перекомпановываются из шестигранников в "звёзды" и приступают к работе
Для проверки этой гипотезы я сейчас поищу гистидины и проверю, может ли из тех же субъединиц получиться многогранный гексамер для упаковки в кристаллы...
Что-то я не нахожу гистидина в составе этого инсулина. Может быть это не тот инсулин? Или неполная структура?
Тиразин Tyr28 я вижу, а гистидина не вижу. Может поможете?
Модератор форума molbiol.ru посчитал ненаучным вопрос: "Если белок не кристаллизуется, а структуру его нужно определить. Востребована ли работа по определению структуры такого белка с помощью модельного эксперимента?" Подробности.
Похоже, что таким нехитрым способом модератор расправляется с конкурентами. Ведь именно он занимается определением структуры белковых молекул с помощью РСА (рентгено-структкрного анализа)!
Наверное, он думает, что пикотехнология может лишить его заработка...
Для наглядности я оставил две субъединицы инсулина из шести. Механизм гексамера инсулина стал "прозрачнее"
Два кадра анимации высокого качества (3200х2400)