Белки представляют собой цепочки аминокислот, соединённых пептидными связями. В обычных условиях такие связи отличаются высокой устойчивостью: их период полураспада оценивается в несколько сотен лет. Однако в окружающей среде белковые молекулы обычно разрушаются значительно быстрее благодаря ферментам, которые ускоряют расщепление пептидных связей.
Исследователи применили инструменты искусственного интеллекта для создания новых протеаз — ферментов, расщепляющих белки. Они взяли каталитические участки двух разновидностей протеаз и заменили остальные части белковых молекул. Получившиеся ферменты можно было настроить на разрезание определённых белков.
Эффективность разработок проверили на белках, связанных с неврологическими заболеваниями. Учёным удалось с помощью созданных ферментов разделить такие молекулы на части. Таким образом, исследователи фактически ускорили естественный процесс специализации белков, который обычно занимает длительное время.
Пептидная связь возникает, когда аминогруппа одной аминокислоты соединяется с кислотной группой другой, а в ходе реакции выделяется молекула воды. Благодаря этому аминокислоты могут формировать длинные цепи, из которых состоят белки. Химические свойства боковых цепей аминокислот определяют особенности получившейся белковой структуры.
Расщепление пептидной связи представляет собой обратную реакцию, но без ферментов она происходит крайне медленно. Живые организмы используют несколько механизмов для её ускорения. Один из них связан с цинковой протеазой: положительно заряженный атом цинка взаимодействует с разрываемой связью, участками фермента и молекулой воды.
В результате фермент частично отнимает протон у воды и активирует её для атаки на пептидную связь. Это приводит к разрушению связи и разделению белковой цепи. Описанное исследование опубликовано сайтом Ars Technica.