Vědci představili nástroj Goose pro navrhování neuspořádaných proteinů a odhalování jejich funkce

Vědci z Washington University v St. Louis a Syracuse University představili nový nástroj, který dokáže navrhovat neuspořádané proteiny a zároveň odhalovat jejich dosud málo prozkoumanou funkci. Nástroj nazvaný Goose, což je zkratka pro Generate disOrdered prOteins Specifying propErties, umožňuje vědcům vytvářet proteinové sekvence, které nemají pevnou trojrozměrnou strukturu, ale přesto plní v buňkách klíčové úkoly. Výsledky týmu byly publikovány 25. srpna 2026 v časopise Nature.

Takzvané neuspořádané oblasti tvoří podle autorů studie až 70 procent lidských proteinů. Na rozdíl od klasických proteinů, jejichž funkce úzce souvisí s jejich pevně danou strukturou, tyto úseky nezaujímají stabilní tvar. Přesto hrají zásadní roli v celé řadě biologických procesů a jejich poruchy jsou spojovány s řadou onemocnění, včetně neurodegenerativních chorob a rakoviny. Právě proto, že jim chybí definovaná struktura, bylo dosud extrémně obtížné systematicky studovat, jak přesně jejich sekvence ovlivňují chování buněk.

Nástroj Goose tuto překážku obchází tím, že umožňuje navrhovat neuspořádané proteiny ve velkém měřítku a testovat, jak konkrétní změny v sekvenci aminokyselin ovlivňují jejich vlastnosti a funkci. Ryan Emenecker, jeden ze spoluautorů projektu, k tomu uvedl: „Možnost navrhovat neuspořádané proteiny ve velkém měřítku nám nyní umožňuje učit se, jak jejich komponentní sekvence ovlivňují buňky.“

Podobně se vyjádřil i další ze spoluautorů, Shahar Sukenik, podle kterého tým nyní dokáže propojit uspořádání aminokyselin v intrinsicky neuspořádaných proteinech přímo s jejich funkcí. „Nyní můžeme mapovat způsob, jakým jsou aminokyseliny uspořádány v intrinsicky neuspořádaných proteinech k jejich funkci,“ řekl Sukenik.

Aby vědci ověřili, že jejich nástroj skutečně funguje a generuje proteiny s předvídatelnými vlastnostmi, provedli experimentální testy přímo v živých buňkách. Tým navrhl a synteticky vyrobil nové neuspořádané proteiny, které se po zavedení do kvasinkových buněk samy sestavily a following tomu chránily buňky před dehydratací. Tento experiment demonstruje, že navržené sekvence nejsou pouze teoretickým konstruktem, ale mají reálný a měřitelný biologický efekt.

Na významu práce se shodl i Kejia Wu z University of Washington v Seattlu, který se na výzkumu podílel a shrnul přínos projektu jako zásadní posun v oboru. Podle něj klíčovým pokrokem je to, že se z neuspořádanosti stává něco, co lze experimentálně programovat. „Dělání neuspořádanosti experimentálně programovatelnou,“ uvedl Wu jako hlavní přínos nové metody.

Dosavadní výzkum proteinové struktury a funkce se dlouhodobě soustředil především na proteiny s pevně danou trojrozměrnou konformací, protože právě u nich bylo možné relativně jednoduše propojit tvar molekuly s jejím biologickým účinkem. Neuspořádané proteiny, které svou strukturu neustále mění a nezaujímají žádnou stabilní podobu, tak dlouho zůstávaly z velké části neprobádanou oblastí, přestože tvoří většinu lidského proteomu. Nový nástroj by mohl tuto situaci změnit a otevřít cestu k systematičtějšímu studiu jejich role jak ve zdravých buňkách, tak při vzniku nemocí.

Praktický dopad výzkumu by mohl sahat od základního porozumění buněčným procesům až po možné budoucí terapeutické aplikace, například při navrhování proteinů, které by dokázaly cíleně ovlivňovat buněčné chování nebo chránit buňky před stresovými podmínkami, podobně jako v případě testu s dehydratací kvasinkových buněk. Vzhledem k tomu, že neuspořádané oblasti proteinů jsou spojovány s mnoha onemocněními, mohl by lepší nástroj pro jejich navrhování a analýzu přispět i k vývoji nových diagnostických nebo léčebných přístupů.

Studie s názvem „Nástroj pro návrh neuspořádaných proteinů objasňuje jejich funkci“, kterou vedl K. Hunter s kolegy a publikoval ji autor James Urquhart, byla zveřejněna v prestižním časopise Nature pod označením DOI: 10.1038/s41586-026-10849-1. Výzkum vznikl ve spolupráci Washington University v St. Louis a Syracuse University a představuje podle zúčastněných vědců důležitý krok k lepšímu porozumění jedné z nejméně prozkoumaných oblastí molekulární biologie.