Naukowcy z Polskiej Akademii Nauk, we współpracy z badaczami z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa oraz Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii (Penn State University), potwierdzili istnienie nowej formy błędnego zwijania (też - fałdowania) białek, wykorzystując pełnoatomowe symulacje komputerowe. O błędnym zwijaniu mówimy, gdy łańcuchy białkowe w niewłaściwy sposób tworzą węzły czy lassa lub nie zwijają się wcale, gdy jest to akurat konieczne. Takie defekty mogą zaburzać funkcjonowanie białek i utrzymywać się wewnątrz komórek, unikając mechanizmów kontroli.

Białka muszą przyjmować precyzyjne, trójwymiarowe kształty, aby mogły pełnić swoje funkcje. Błędy w procesie fałdowania powiązane są m.in. z chorobami Alzheimera i Parkinsona, uważa się także, że związane są ze starzeniem się organizmu. We wcześniejszych badaniach nad zwijaniem białek, błędy wynikające ze splątania zostały odtworzone za pomocą symulacji gruboziarnistych, tj. takich, w których rozdzielczość jest na poziomie aminokwasów. Jednak w środowisku naukowym pojawiały się obawy, że takie uproszczone modele mogą nie oddawać pełnych szczegółów chemicznych procesu zwijania, ponieważ nie uwzględniają one atomowych oddziaływań determinujących zachowanie aminokwasów. Nowe badanie rozwiązało ten problem, stosując symulacje o wysokiej rozdzielczości obejmujące wszystkie atomy, i potwierdziło, że błędne splątania występują i są biologicznie istotne.

Naukowcy odkryli, że małe białka mogą tworzyć błędne struktury (rys. 1), ale są one krótkotrwałe i szybko korygowane. Natomiast większe białka wykazywały błędne splątania utrzymujące się przez dłuższy czas, prawdopodobnie dlatego, że ich naprawa wymagałaby rozwinięcia dużej części struktury, a same defekty mogą być ukryte głęboko wewnątrz białka. Symulacje dla białek o rozmiarach typowych dla układów biologicznych potwierdziły istnienie stabilnych błędnych splątań.

Zespół śledził również proces fałdowania białek eksperymentalnie, wykorzystując spektrometrię mas. Choć samych błędnych splątań nie udało się bezpośrednio zaobserwować, eksperymenty wykazały zmiany strukturalne w tych samych obszarach, które przewidywały symulacje. Błędne fałdowanie wynikające ze splątania budzi szczególny niepokój, ponieważ może tworzyć bardzo stabilne struktury, które pozostaną niezauważone przez systemy naprawcze komórki. Lepsze zrozumienie tego mechanizmu może pomóc wyjaśnić jego rolę w rozwoju chorób i procesie starzenia, a także wskazać potencjalne cele terapeutyczne.