Protein-design

Om protein-design, ikke bli lurt av biokjemiker David Bakers påstand
Andrew Jones; 9. januar 2018
Oversatt herfra.

Bilde 1: Geninstruksjoner danner proteiner -som samvirker i cellulære funksjoner.

“Forskere utarbeider kunstige proteiner for kroppen din,” skriver Carl Zimmer i New York Times , og rapporterer at “forskere har lært å lage tilpassede versjoner som ikke finnes i naturen.”
Kompleksiteten til inter-atomære krefter, sier Zimmer, gjør det til et “svimlende molekylært puslespill” å forutsi hvordan (eller om!) En proteinsekvens vil brette seg opp i et protein og en funksjon. Fra min bakgrunn i molekylærfysikk kan jeg si at det er vanskelig å formidle hvor pirkete det er å beregne disse styrkene (Carl nevner bare noen få), spesielt de som involverer flere atomer, og de som strekker seg mellom grensen av ulike typer elektronikkfysikk. Deretter er det den store kombinasjonen av de forskjellige måtene proteiner kan arrangere temaer. Sammen gjør disse “folding problem” til et ekstremt vanskelig et.
Men vi gjør store fremskritt. Etter tusenvis av forskningstimer og uhyggelig mange CPU-timer på lånte datamaskiner hevder biokjemiker David Baker fra University of Washington at vi i utgangspunktet har ‘fikset det’.

“Det er subtiliteter som skjer i naturlig forekommende proteiner som vi fortsatt ikke forstår,” sa Dr. Baker. “Men vi har for det meste løst det foldings problemet.”
Han mener at naturlige proteiner ikke er designet, og derfor bør vi kunne gjøre det bedre:
“Det er mange ting som naturen har kommet opp med, bare ved tilfeldig rote omkring,” sa han. “Som vi forstår mer og mer av de grunnleggende prinsippene, burde vi kunne gjøre det langt bedre.”

Bilde 2. 4 lag av strukturer i folding av polypeptider

Ikke la deg lure. Hvis det er vanskelig for oss, er det kjempestor vegg for tilfeldig hoppende evolusjon. Doug Axe og andre har skrevet om det. Sannheten er at hvis det krever mye designinnsats nå, tok det sannsynligvis mye designinnsats før. Allikevel anerkjenner Dr. Baker at typen proteiner vi kan lage er mye kortere enn mange som eksisterer i naturen, og vi er egentlig ikke i ferd med å lage molekylære maskiner, så det er ikke klart om vi vil kunne å gjøre det bedre enn de opprinnelige designene. Det er mulig, kanskje hvis vi fokuserer på forskjellige mål og designbegrensninger. Men det er ikke mye grunn til å anta at eksisterende biomolekyler kan bestilles. Vi får se.
Det er interessant likevel, at alle er enige om at intelligent design er kraftigere enn naturlig evolusjon. Hvorfor det? Begge prosessene utforsker samme muligheter. Intelligent design kan se videre, men evolusjonen har mye mer tid, og mange flere sjanser til å vinne.
Den store forskjellen er at selv om naturalistisk evolusjon kan søke etter løsninger, lærer den ikke å søke. Over på Evolutionary Informatics Lab –her; finner du en rekke artikler som forklarer hvorfor vellykkede (definert som bedre enn tilfeldige) søk etter løsninger krever aktiv informasjon som legemliggjør anvendt kunnskap om problemet som må løses.

I løpet av de siste årtier har Dr. Baker og hans med-forskere ikke bare mutert proteiner tilfeldig, men også lett etter innsikt og designprinsipper. De øker vår forståelse av proteindesign hele tiden, og gir dette tilbake i form av raffinering av algoritmer og designprosedyrer. Naturlig utvalg gjør ikke noe slikt. I stedet har intelligente agenter akkumulert aktiv informasjon, akkurat som teorien om intelligent design forutsier.

 

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund