Sự tương tác của protein với protein (PPIs) là nền tảng cơ bản của các chức năng của tế bào và khi quá trình tương tác này bị tổn hại sẽ gây ra các căn bệnh như các bệnh ung thư mới xuất hiện hiện nay. Nhiều năm qua, các nhà nghiên cứu bằng nhiều cách khác nhau đã nỗ lực miêu tả sự tương tác của protein với protein (PPIs) để có thể hiểu rõ quá trình tương tác này.

Mới đây, nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Stony Brook (Mỹ) đứng đầu đã tạo ra một phương pháp có khả năng mô hình hóa các tương tác của protein siêu nhanh. Phương pháp này có thể mở đường cho việc thiết kế các loại thuốc có khả năng ngăn chặn các tương tác protein gây bệnh. Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí PNAS gần đây nhất.

Protein là các khối kiến tạo chính của tế bào. Nhiều protein đảm nhiệm chức năng là tương tác với các protein khác. Trong một tế bào thông thường diễn ra hàng trăm, hàng nghìn tương tác protein khác nhau. Việc mô tả được đặc tính cấu trúc của các tương tác này sẽ giúp làm sáng tỏ cách thức hoạt động của các cơ quan khi bình thường và khi có bệnh.

“Dựa vào 2 protein riêng lẻ có cấu trúc 3D để dự báo cách thức các protin này tương tác với mỗi protein khác. Ông đã ví phương pháp này như việc mô tả đặc tính của tất cả các cấu trúc mà mỗi “khối lego” có thể ghép cặp để tạo nên một tập hợp lớn từ các miếng ghép đơn lẻ khác nhau”, TS Dima Kozakov, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

Trong bài báo có nhan đề “Protein-protein docking by fast generalized Fourier transforms on 5D rotational manifolds”, các tác giả đã giải thích một thuật toán mới được sử dụng để tạo ra phương pháp tiếp cận mô hình hóa các tương tác protein siêu nhanh này. Họ khám phá ra phương pháp này có tốc độ nhanh hơn 10 đến 100 lần so với các phương pháp hiện đại nhất trước đây mà không ảnh hưởng đến tính chính xác.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một thuật toán có tên là phép biến đổi Fourier bản sao nhanh (fast Manifold Fourier transform - FMFT) để tăng tốc độ tính toán, cho phép họ lấy được một lượng lớn mẫu được xem là các hình thể phức tạp của sự tương tác protein với protein.

“Ý tưởng đằng sau phương pháp tiếp cận này là để biểu hiện các protein như một sự kết hợp các trạng thái lượng tử để cho phép phân tích đồng thời nhiều cặp protein một cách nhanh chóng bằng việc sử dụng phép tính đơn giản thay vì đánh giá mỗi cặp độc lập”. TS Kozokov cho biết. “Phương pháp tiếp cận này có thể “thao tác” trên máy tính xách tay cá nhân trong thời gian chưa đến 15 phút và có thể được sử dụng thay thế các kỹ thuật thực nghiệm đắt tiền để có thể xác định cấu trúc của các tương tác phức tạp protein với protein”.

Thuật toán mới này sẽ sớm cung cấp cho cộng đồng khoa học thông qua máy tính chủ có tên gọi là ClusPro. ClusPro được đánh giá là máy tính chủ kết nối tự động tốt nhất trong cuộc thi có tên là CAPRI (Critical Assessment of Prediction Interaction).

TS Kozakov và các cộng sự tin rằng, phương pháp mới này sẽ giúp các nhà khoa học có thể thiết kế được các loại thuốc có khả năng ngăn chặn các tương tác của protein gây bệnh.
Nguồn: Tạp chí khoa học và công nghệ Việt Nam