ИСТИНА

МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОБЛЕМА РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ РАССЕЯНИЯ НА НЕРЕГУЛЯРНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА РЕНТГЕНОВСКИХ ЛАЗЕРАХ Шайтан К.В. Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Москва 119991 e-mail: Shaytan49@yandex.ru Создание рентгеновских лазеров на свободных электронах и соответствующей техники измерения рассеяния рентгеновских квантов на нерегулярных биологических объектах (единичные макромолекулы, их комплексы и клеточные структуры) в перспективе могут открыть новую эру в структурной биологии – изучение структуры и динамики биомакромолекул in vivo (в живой клетке). Необходимым условием для этого является наличие инструментов для обработки картины рассеяния и выделения структурной информации из получаемых практически мгновенных “фотографий” объекта с варьируемой временной задержкой. Ценность такой биологической информации трудно переоценить. До настоящего момента наши знания о структуре белков и динамике функционального акта ограничены экспериментами, в которых объект выделен из естественной среды (клетки) и переведен в специальные условия, диктуемые требованиями физического метода. Переход к получению структурной информации in vivo потребует решения сложной обратной задачи рассеяния, для регуляризации которой необходимо выполнить целый комплекс теоретических работ и развить соответствующие математические методы. Отметим в их числе: - предсказание с достаточно высокой стпенью точности (порядка 70-80%) структур белков (и других биополимеров) как по основной последовательности, так и по вариации структуры по сравнению, например, с кристаллической при условии помещения в комплекс или клеточное окружение; - методы фильтрации картины рассеяния для выделения сигнала от структур с близкой геометрией (или конформацией). Не имея возможности подробно останавливаться на достаточно обширном комплексе задач заметим, что одним из узких и ресурсоемких мест для развития инструментов регуляризации обратной задачи рассеяния в обсуждаемом контексте является моделирование вероятных структур белков (других биополимеров и их комплексов) с приемлемой точностью. Здесь возможно, в частности, использование методов моделирования структуры по гомологии. Но эти методы не применимы для негомологичных белков и для оценки вариации структуры при изменении условий. Наиболее прямую и ценную в этом плане информацию дают методы молекулярной динамики, развитие которых в направлении решения задач фолдинга (сворачивания биополимеров в работоспособную пространственную структуру) демонстрирует обнадеживающие перспективы. Автор признателен М.П.Кирпичникову и А.Т. Фоменко за полезные обсуждения и поддержку. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (уникальный идентификатор проекта RFMEFI61614X0003). MOLECULAR SIMULATIONS AND INVERSE PROBLEM FOR X-RAY LASER RADIATION SCATTERING ON IRREGULAR BIOLOGICAL OBJECTS Shaitan K.V. M.V. Lomonosov Moscow State University Moscow 119991 e-mail: Shaytan49@yandex.ru