⬇️ продолжаем ⬇️

Давайте рассмотрим большую белковую последовательность как набор перекрывающих фрагментов небольшой длины. Например, цепочка
...NLPAWRT...
представляется в виде:
...NLPA
LPAW
PAWR
AWRT...
это называется «скользящим окном» - в нашем случае, его размер равен четырем аминокислотным остаткам.
И давайте посмотрим, нет ли у этих коротких фрагментов выражено-предпочитаемых структур, которые они ВСЕГДА, ну или почти-всегда, формируют - в каких бы белках они не встретились. Откуда мы знали, уже тогда - когда я занимался своей кандидатской - про такую встречаемость? А к тому моменту уже открылся публично доступный банк пространственных структур биомолекул - PDB (Protein Data Bank). Сейчас в нём уже 200 тыс. экспериментально изученных стуктур - тогда было куда меньше, но уже немало, и мы уже могли смотреть структурные свойства олигопептидов, изучая всё разнообразие имеющихся, в этом банке, белковых цепей…

Тут я сделаю небольшую паузу - на опрос, предмет которого имеет непосредственное отношение к продолжению рассказа:

если мы решим эту задачу методами «честной» физики, то
получим Нобелевскую Премию
...впрочем, и за «нечестное» решение - получим!

Такие слова напутствия я услышал от Владимира Гаевича Туманяна, моего научного руководителя, при поступлении в 2000 г. в аспирантуру родного МФТИ. Мне предстояло выбрать тему будущей диссертации. Кстати, ТВГ - как его, «сокращённо» и любя, называли коллеги - был человеком, создавшим замечательную научную школу в области физики полимеров, биоинформатики, и вообще теоретических методов в биологии. Достаточно сказать, что в моих рассказах появится ещё немало его учеников, ныне разбросанных по всему миру и ставших, что называется, opinion-leader’ами в своих научных направлениях. Ну а сейчас, возвращаясь к тому далёкому времени:

Задача, о которой шла речь, до сих пор остаётся одной из главных проблем физики в биологии. Речь о предсказании структур белков по последовательности их аминокислотных звеньев. Более того, в своей самой высокой «ипостаси» эта задача напрямую связана со «священным граалем» Науки о Жизни - с задачей предсказания фенотипа по генотипу.

Прошу прощения, если последующие абзацы будут слишком просты и очевидны тем, кто уже хорошо знает базис молекулярной биологии - но на всякий случай объясню суть обсуждаемой задачи:
Белки - главные функциональные молекулы живых организмов - представляют собою цепочки звеньев одной химической природы, так называемых остатков аминокислот. Типов звеньев немного - два десятка - но они могут быть соединены в ооочень длинные последовательности, где эти звеньях будут чередоваться самым разнообразным образом. Примечательно, что большинство белков формируют весьма стабильные пространственные структуры - цепи сворачиваются в очень плотные «клубки» - и формы этих структур, как правило, определяют функцию белков, по этим формам можно разобраться, что белки проводят какую-то химическую реакцию, или взаимодействуют друг с другом, и пр... Кодируется белковая последовательность «на уровень ниже» - через молекулы ДНК и РНК, которые тоже являются биополимерами (только звенья там иной природы -нуклеотиды). Расшифровать последовательности белков, ДНК, РНК становится всё проще и дешевле - потому при желании можно без труда узнать порядок, в котором соединены звенья. А вот определять пространственные структуры белковых молекул - а значит, понимать их функции - мы по-прежнему можем с большим трудом и в довольно недешёвых экспериментах.
В общем, если бы адекватная физическая модель дала нам возможность точно рассчитать взаимодействия звеньев и форму, в которую свернётся их цепь - это было бы огромным подспорьем для Науки, мы бы стали лучше понимать и фундаментальные процессы Жизни, и механизмы развития болезней, и могли бы создавать новые эффективные лекарства от множества пока неизлечимых болезней…

Но физическое моделирование в те времена, когда я начинал путь в науке и поступал в в аспирантуру, не позволяло вести сколь-либо точные расчёты структур белков. Потому многие биоинформатики (учёные, занимающиеся компьютерным анализом биологических данных) пытались придумать методы, которые каким-то не-прямым не-совсем- (или совсем-не-) физическим образом предсказали бы, во что сворачивается белковая цепь. Среди таких людей был и я. И для начала, мы (с ТВГ и коллегами) решили просто по-изучать свойства фрагментов, из которых состоят больше белковые цепи. Их ещё называют «олигопептиды» - т.е. короткие пептиды, или небольшие последовательности аминокислот, длиной этак в 3-4-5 аминокислотных остатков.

⬇️ ... ⬇️

...и продолжая мысль, начатую выше ⬆️

Когда-то я, не думая / не гадая о таком повороте Жизни заранее, оказался в сфере Науки, которая поныне является любимым пространством приложения моих устремлений. Началось это с (ожидаемого мною, тогда) поступления в МФТИ - но на своеобразную (неожиданную для меня, самого) специализацию**
И помянутое развитие событий в прошлом, и моя стезя в настоящем - стали результатом многих встреч, обсуждений, осознанных выборов...

Кстати, созданная для этого поста иллюстрация воспроизводит реальные образы, относящиеся к помянутому отрезку моего жизненного пути - как говорится, «все совпадения не случайны» - и эти образы ещё получат развёрнутые комментарии...

А пока - слушайте хорошие песни из прошлого... и не бойтесь будущего!

• https://www.youtube.com/watch?v=uylXmkkr2nA
  ** https://t.me/forever_and_biomed/29

Честно говоря, не предполагал, что предыдущая загадка даст столь равномерное распределение ответов... Ну что ж, видимо, дело в моём «олдскульном» физ-мат образовании…

НО для начала - очередное лирическое отступление про те ассоциации, что фигурировали в вариантах ответа, и про их отношение к НАУКЕ:

ТОНКАЯ КРАСНАЯ ЛИНИЯ
фильм о военной операции в Гуадалканале (Тихоокеанский регион) времён 2ой Мировой Войны, одно из самых известных кино-высказываний о проявлениях истинной человечности в не-человеческих условиях
https://www.soyuz.ru/articles/2418
НО что менее известно «широкой публике» - что режиссёр этой же картины, Терренс Малик, является автором одной из самых масштабных попыток осмыслить полную историю… Вселенной! и «упаковать» её в цельное кинополотно - «Путешествие времени»... об успешности этой попытки до сих пор спорят критики - но бесспорен тот факт, что при создании фильма автор консультировался с учёными высокого уровня, искренне желая воплотить на экране взгляд Науки на то, какой путь проходят Вселенная и Жизнь:
https://www.sciencenews.org/article/voyage-time-terrence-malicks-ode-life

ЧЁРНЫЙ КВАДРАТ
конечно же, речь о всемирно известной картине Казимира Малевича
НО если вы интересуетесь историей культуры и Цивилизации в целом, то этот шедевр даёт регулярные поводы обсудить множество интересного - например, почему на первой выставке автор разместил своё творение именно в «красном углу»:
https://new.cha.ru/info/articles/1631/
а тем, кто интересуется Наукой - полезно вспомнить (а то и вовсе впервые узнать), что на самом деле абсолютно чёрный объект обладает… цветом! точнее даже, разными цветами:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B1%D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%82%D0%BD%D0%BE_%D1%87%D1%91%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%BE

ПИРАМИДЫ ФАРАОНОВ
не только одно из самых узнаваемых сооружений человеческой Цивилизации
НО и продолжают давать Науке поводы развивать свои методы и находить что-то интересное - например, недавно лишь новейшими технологиями удалось обнаружить в одной из пирамид ранее неизвестный коридор:
https://nplus1.ru/news/2023/03/03/structure-in-khufus-pyramid

КРУГИ НА ПОЛЯХ
то ли мистификация высшего уровня… то ли, как теперь говорится, «пранк, вышедший из-под контроля»… то ли всё-таки следы не-человеческой деятельности? хммм… на ум приходит анекдот:
«- алло, здравствуйте, это Клуб Загадочных Людей?
- кто знает, молодой человек… кто знает...»
НО к чему уж точно эти круги дают повод - так это улыбнуться, перечитывая список лауреатов (и описания их впечатляющих кхм открытий) одной из самых ярких (около)научных премий, так называемой «Шнобелевской»:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%BD%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B8%D1%8F
(как-никак, именно создатели пресловутых кругов получили эту награду в числе первых)