Изваяние невидимого. «белка» — модульный микроавтомобиль Макет молекулы белка своими руками

05.11.2019

Салон

Размер молекул, как правило, несоизмеримо меньше того предела, который можно разглядеть глазом, даже используя самый лучший оптический микроскоп - ведь длина волны видимого света существенно превосходит характерные размеры большинства молекул. Поэтому для изучения фундаментальных основ жизни приходится прибегать к упрощениям - молекулярным моделям , - чтобы биологические молекулы из области, доступной исключительно интеллекту, перенеслись в область чего-то видимого (на дисплее или листе бумаги) или даже осязаемого. Однако молекулы оказались не только желанным объектом для изучения: сама их суть стала для многих учёных и художников объектом вдохновения - и появилась молекулярная скульптура .

Удивительно стремление разума человеческого
к построению моделей и к совершенствованию оных,
пока они не станут всё ближе и ближе к реальности...
Людвиг Больцман
Поистине невероятно, как малó взаимное проникновение
науки XX века и искусства этого же века.
Чарльз Сноу. Две культуры

Историческая справка

Понятие об атомарной структуре материи восходит к античности - их приписывают философу Демокриту, рассуждавшему об организации всего сущего. Однако внимание научного мира заострилось на проблеме строения вещества уже в средние века, когда Иоганн Кеплер размышлял о проблемах симметрии снежинок и симметричной же упаковке сферических объектов (задаче, известной также как 18-я проблема Гильберта , которая получила решение лишь недавно ). В начале 19 века Джон Дальтон уже говорил об атомах как о реальных частицах разной массы и размера, а ближе к середине столетия австрийский учёный Йозеф Лошмидт изображал различные молекулы в виде набора соприкасающихся окружностей. Создание первой пространственной модели молекулы (это был метан) приписывается Августу Вильгельму Хофману, однако важнейшая концепция химической науки - стереохимия - была заложена Якобом Хендриком Вант-Гоффом, обратившим внимание на тетраэдрическое строение электронной оболочки атома углерода в метане. Развитие химии и рентгеновской кристаллографии привело к важнейшим открытиям в биологии XX века - установлению пространственной структуры молекул ДНК и белков, - и задача адекватного представления структуры биологических молекул, особенно сложных, встала весьма остро. Были разработаны «конструкторы» для сборки молекулярных моделей (некоторые из них до сих пор являются отраслевым стандартом), а одновременное развитие вычислительной техники и компьютерных дисплеев привело появлению программ, направленных на визуализацию и изучение биомолекул .

Несмотря на невиданный прогресс в области молекулярной графики, произошедший за последние 10–20 лет, «физические» модели молекул не утратили своей значимости. Эдгар Мейер, один из «персонажей» этого рассказа, хорошо подметил некоторую ущербность компьютерной графики: «Моё первое знакомство c биомолекулами научило меня благоговению перед Природой на молекулярном уровне. Компьютерная графика, хотя и привлекает своей цветной динамичностью, неспособна полностью передать всей трёхмерной прелести молекул ».

Таблица 1. Хронология развития моделей молекул .

Автор(ы)	Год	Технология	Описание
Кеплер	~1600	Упаковка сфер, симметрия снежинок
Лошмидт	1861	«Плоские» рисунки	Изображение атомов и химических связей с помощью соприкасающихся сфер
Вант-Гофф	1874	Бумага	Тетраэдрические модели атомов, приведшие к развитию стереохимии
Кори, Полинг, Колтун (CPK-модели)	1951	Сферическая модель атомов (пропорционально атомарным радиусам)	Теория химического резонанса, разработанная Полингом, и открытая им структура белковой α-спирали в существенной мере определили представления о структуре биомакромолекул
Крик и Уотсон	1953	«Скелетная» модель: небольшие атомы, соединённые отрезками проволоки	Двуцепочечная структура ДНК была расшифрована во многом благодаря наличию качественного «конструктора»
Перутц, Кендрю	1958	Модель электронной плотности молекулы белка, склеенная из нескольких слоёв материала	Первые полученные структуры белковых молекул - миоглобина и гемоглобина - ещё не были настолько точны, чтобы определить точное положение отдельных атомов
Молекулярная графика	1964	Компьютерный дисплей	Молекулярная графика, хотя во многом заменила «физические» модели молекул, является удачным их дополнением

Трёхмерное прототипирование

Первые модели структуры белков конструировали из большого числа шариков, проволочек, втулок, винтиков и других деталей . Они были очень громоздки, хрупки и требовали огромного времени и усердия для изготовления, даже при условии использования специальных «конструкторов» - наборов стандартных деталей для сборки. В настоящее время компьютеры почти полностью заменили такие конструкторы, но ведь иметь возможность взглянуть на модель молекулы не только на компьютерном экране, но и «в реале» означает лучше понять её функцию и оценить красоту!

Одним из современных методов производства «твёрдых» моделей молекул (про «конструкторы» мы тут подробно говорить не будем, потому что про них уже достаточно было сказано ранее ) является трёхмерное прототипирование - способ изготовления объёмных макетов любых объектов, используемый, в частности, в промышленном дизайне. Изготовление моделей производится на автоматизированных установках (в том числе управляемых через интернет), входными данными для которых является CAD-файл или файл с координатами атомов белка в общепринятом формате pdb. Одна из компаний, предлагающих изготовить «твёрдую» модель белка - 3D Molecular Designs , - располагает целым арсеналом технологий прототипирования : стереолитография, избирательное спекание лазером, производство посредством ламинирования, моделирование путём последовательного наплавления и трёхмерная печать. Последняя технология аналогична обычной струйной печати с той лишь принципиальной разницей, что вместо чернил такой принтер использует специальные полимеризующиеся композиты вроде гипса или смолы, и печать объекта происходит слой за слоем, пока модель не будет готова. Трёхмерная печать лидирует среди других технологий прототипирования по скорости (хотя несколько проигрывает в качестве) и, кроме того, она единственная, которая позволяет печатать цветные объёкты (за счёт использования разноцветных «чернил»). Модели, полученные с помощью других технологий, необходимо после изготовления дополнительно красить, ведь специфическая окраска атомов очень важна для «макетов» молекул.

Учёные отмечают, что подобные модели чрезвычайно полезны в обучении, ведь если студент сможет в собственных руках подержать молекулу хемотрипсина, гемоглобина или рибосому, он немедленно, на интуитивном уровне, почувствует, как структура белка связана с его функцией - а ведь это один из самых важных аспектов молекулярной биологии!

Русские идут в 3D

Не следует думать, что вопросы визуального представления молекул и наукоёмкого материала вообще занимают умы исключительно зарубежных учёных. Московская компания Visual science предлагает свои услуги по созданию научных иллюстраций, трёхмерных моделей биологических объектов, мультимедийных презентаций и пластиковых моделей биомолекул и других медико-биологических объектов (изготавливаемых с помощью технологии трёхмерной печати). Среди своих целей компания называет:

грамотную и наглядную подачу научной информации с использованием современных технологий;
создание профессиональных иллюстраций и схем для образовательных материалов и учебников;
иллюстрирование научно-популярных публикаций без фактических ошибок, которыми изобилуют современные издания.

Белковые кристаллы

Обычно под белковыми кристаллами подразумевают специальным образом приготовленные образцы белка, за счёт своей высокоупорядоченной структуры способные давать чёткую дифракционную картину при рентгеновском облучении (этот эффект используется для экспериментального исследования структуры белков (см., например, )). Однако есть и другие кристаллы - своеобразные миниатюрные произведения искусства на тему структуры белка, выполненные прямо в толще стеклянного блока.

Памятник антибиотику

Перед главным входом в Институт биоорганической химии РАН имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова (где я работаю - А. Ч. ) стоит своеобразное изваяние. «Скульптура изображает комплекс антибиотика валиномицина с ионом калия. Общий принцип связывания ионов металлов и их перенос через мембраны с помощью ионофоров был открыт в институте в 1963 году », - гласит надпись на постаменте.

Необычные модели молекул должны конструироваться из необычных материалов. Однако у некоторых энтузиастов молекулярной скульптуры, видимо, нет средств на необычные строительные блоки - они используют... обычные надувные шарики-«лошарики»! (Это такие длинные надувные трубочки, скручивая которые, клоуны на сцене создают фигурки животных.) На специальном сайте , посвящённом созданию моделей молекул из таких шариков, размещены подробные инструкции по узлам, которые понадобится освоить для постройки, например, «надувной» молекулы ДНК, и приведены фотографии большого количества моделей. Создатели сайта - трое кандидатов наук (Ph.D.) из Германии - уверяют, что их технология незаменима в учебном процессе - на лекциях и семинарах.

Молекула своими руками

Вдохновение, вызываемое биологическими молекулами у учёных, сподвигло их дерзнуть на большее, нежели создание абсолютно точных «физических» моделей - даже несмотря на свой завораживающий внешний вид, дотошно скопированные со структурных файлов модели остаются всего лишь моделями. Романтическая душа исследователей требовала большего, и некоторые из них начали создавать произведения искусства «по мотивам» структуры белков.

Рисунок 8. «Вальс полипептидов», автор - Мара Хэйзелтайн. Скульптура расположена в институте Колд Спринг Харбор , США. Белок BLyS (B-лимфоцит-стимулирующий белок, отвечает за производство антител в организме) был открыт при участии отца Мары и, видимо, поэтому стал центральным элементом композиции.

Отец Мары - Уильям Хэйзелтайн - известный учёный и бизнесмен, организовавший семь биотехнологических компаний, среди которых - Human Genome Sciences , занимающаяся геномными исследованиями, направленными на борьбу с неизлечимыми заболеваниями, такими как многие формы рака или СПИД. «[На этой скульптурной композиции BLyS] растёт из микроскопического зародыша в полноразмерную молекулу , - комментирует он творение своей дочери. - В науке форма определяет функцию. Знание структуры чрезвычайно важно, чтобы понять, как что-то работает. В работах Мары эта форма показана. Она прекрасна в своей динамичной изменчивости ». Сама же Мара признаётся, что её отец и другие учёные всегда были для неё неистощимым источником вдохновения. «Эта скульптура посвящена моему папе и огромной работе, которую он проделал », - говорит скульптор.

В 2006 году в Сингапуре открылась бронзовая скульптура «Ингибированный SARS », выполненная Марой Хэйзелтайн по специальному приглашению руководства биотехнологического консорциума Biopolis, на территории которого располагается скульптура. Во время эпидемии тяжелого острого респираторного синдрома (или, как его чаще называют, атипичной пневмонии) 2003 года сингапурские учёные из этого консорциума провели тщательное геномное исследование коронавируса TOPC, вызывающего заболевание, и определили пространственную структуру протеазы, ответственной за проникновение вируса в клетку. Эта скульптура (рис. 9) стала памятником труду учёных, благодаря которому удалось спасти множество человеческих жизней.

Рисунок 9. Огромная бронзовая скульптура, расположенная в кампусе «Биополиса » (Сингапур), раскрывает механизм работы ингибитора протеазы SARS-вируса, открытый в этом научном центре

«Нам невероятно повезло, что мы наделены сознанием, позволяющим наслаждаться красотой нашей планеты и, благодаря современным технологиям, заглядывать одновременно в микроскопический мир, находящийся в каждой клетке нашего существования, и в необъятные глубины космоса. Именно это явление я и пытаюсь раскрыть в своих работах », - поясняет своё творческое амплуа Хэйзелтайн.

Первоначально статья «Изваяние невидимого» была опубликована в «Компьютерре» .

Литература

Чугунов А.О. (2007). Изваяние невидимого . «Компьютерра» . 712 , 24–26.

И теоретической химии и применяется в биотехнологии (при создании новых ) и в медицине (в фармацевтике). Результативность развития методов предсказания оценивается в рамах всемирного эксперимента , промежуточные итого которого подводятся один раз в два года, начиная с 1994 года.

В 1960-х годах американский биохимик Кристиан Анфинсен предложил термодинамическую гипотезу, согласно которой атомы молекул белка, в естественных условиях, заключаются в термодинамически стабильную , что соответствует минимуму свободной энергии системы. Иными словами, белок принимает определенную пространственную форму в результате ограничений, диктуемых композицией и физико-химическими свойствами , его формирующих.

В свою очередь, белковые молекулы со схожей пространственной структурой обычно играют схожую биологическую роль в процессах клеточного уровня. Таким образом, структура белка может рассматриваться в качестве промежуточного звена между химическим составом (первичной структурой) и функцией белка.

Большинство аминокислотных последовательностей белков сегодня получают методом трансляции генов из нуклеотидных последовательностей , которые определяются широкомасштабными исследовательскими проектами – такими, например, как проект «Геном человека» .

Вместе с тем, методы экспериментального определения структуры белка технологически сложны, дороги и значительно (более чем на два порядка) отстают в производительности от методов определения химического состава. По состоянию на март 2010 года, в публичных базах данных были депонированы почти 10000000 последовательностей белков, и это количество продолжает увеличиваться стремительными темпами, при том, что усилиями крупных мировых центров структуральной генетики, централизованную базу данных структур белков удалось наполнить только 60000 структурами. Предполагается, что заполнить пробел между количеством последовательностей и структур белков можно исключительно методом теоретического предсказания структуры белков.

Решение данной проблемы означает открытие широких возможностей для внедрения и совершенствования самых различных биотехнологий (сегодня компьютерное предсказание структуры белка используется в биологии и медицине, в частности при разработке лекарств).

Знание структуры белка может подсказать потенциальных партнеров для белковой взаимодействия и, тем самым, подтолкнуть исследователей к разработке или совершенствованию новых , объяснить проведенных мутаций, косвенно, помочь в определении места для проведения мутаций с целью изменения определенных фенотипов.

Методы предсказания структуры белков

Предсказания структуры белков является сложной задачей по многим причинам:

Во-первых, количество возможных пространственных конфигураций белков достаточно велико,
Во-вторых, физические основы структурообразования белков и их стабильности еще не до конца изучены.

Для достижения успеха в построении модели для предсказания структуры белка, изначально должна быть разработана стратегия эффективного перестроения пространства возможных структур и выбора наиболее вероятных кандидатов на нативную структуру .

Сегодня существуют два основных, концептуально различных метода сужения пространства поиска структурных конформаций белков:

Методы предсказания первого типа используют предположение, что искомая структура белка может быть похожей на одну или нескольких известных структур белков, или, по крайней мере, быть составлена из элементарных конструкционных блоков таких белков.

Методы предсказания второго типа не используют информацию об известных структурах, базируясь преимущественно на упрощенных энергетических потенциалах, используя для моделирования приближенные стратегии поиска минимума энергетического ландшафта.

Предсказания структуры белка по образцу (шаблону)

Если среди известных структур белка удается найти такие, для которых можно предположить, что они могут быть, в определенной степени, схожи с объектом моделирования (предсказания), значит их можно использовать в качестве шаблона (образца) для построения модели. Данный метод гомологического моделирования называется «предсказание структуры белка по образцу (по шаблону») (Template-based modeling).

Шаблоны (образцы) предсказания могут быть найдены с помощью методов непосредственного сравнения аминокислотных последовательностей (Comparative modeling methods), , или более комплексных методов для распознавания структурно схожих белков при слабом или практически невыявленном сходстве последовательностей (fold recognition / threading methods).

Последняя группа методов основана на том принципе, что структура является эволюционно консервативной, в отличие от последовательности, и, иногда, возможно найти родственные белки с непохожими последовательностями, а потом попытаться «проследить» последовательность искомого белка через структуру шаблона. Теоретически, подобные белки можно выявить, сконструировав и сравнив профили последовательности искомого белка и известных структур.

Предсказание структуры белка по образцу (шаблону) имеет огромный практический потенциал, так как если известна структура хотя бы одного белка семьи , значит можно попробовать построить модели для практически каждого белка в данной семье. С наполнением базы данных структур, данное моделирование становится возможным для всё большего количества белков.

Бесшаблонное методы предсказания структуры белков

Если найти шаблон для предсказания структуры белка одним из вышеупомянутых методов не удается, в этой ситуации применяются бесшаблонные методы (Template-free / de novo methods). К бесшаблонным методам предсказания относятся фрагментные методы и чисто физические методы.

Бесшаблонное предсказание структуры белков методом молекулярной динамики с энергетической функцией (в частности, молекулярной динамики и метода Монте-Карло, с использованием преимущества распределенных и параллельных вычислений), учитывающей детали взаимодействия на атомном уровне, сегодня практически нереализуемо из-за высоких требований к вычислительным ресурсам. Именно по этой причине, большинство ab initio методов использует упрощенную атомную структуру белков.

Фолдинг небольших альфа-спиральных белковых доменов, например, белка был успешно предсказан in silico . Благодаря применению гибридных методов предсказания, сочетающих стандартную молекулярную динамику с квантовой механикой, было исследованы электронные состояния зрительного пигмента родопсина.

Бесшаблонные методы предсказания структуры белка являются менее надежными, нежели шаблонные, однако они позволяют сконструировать модели, имеющие общую форму (англ. – Fold), близкую к нативной структуре искомого белка.

Примечания

Примечания и пояснения к статье «Предсказание (моделирование) структуры белка».

Белок , протеин, protein – высокомолекулярное органическое вещество, состоящее из альфа-аминокислот, объединенных пептидными связями (образующимися, когда аминогруппа одной аминокислоты и карбоксильная группа другой аминокислоты реагируют с выделением молекулы воды). Существуют две класса белков: простой белок , при гидролизе распадающийся исключительно на аминокислоты, и сложный белок (холопротеин, протеид), содержащий простетическую группу (подкласс кофакторов), при гидролизе сложного белка, кроме аминокислот, освобождается небелковая часть или продукты ее распада. Белки-ферменты ускоряют (катализируют) протекание биохимических реакций, оказывая существенное влияние на процессы обмена веществ. Отдельные белки выполняют механические или структурные функции, образуя цитоскелет, сохраняющий форму клеток. Помимо прочего, белки играют ключевую роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле. Белки являются основой для создания мышечной ткани, клеток, тканей и органов у человека.
Молекулярное моделирование , ММ, Molecular modelling – собирательное название методов исследования свойств и структуры молекул с использованием вычислительной техники и последующей визуализацией результатов, что, в итоге, обеспечивает их трехмерное представления при заданных в расчете условиях.
in silico – термин, обозначающий компьютерную симуляцию (моделирование) эксперимента, обычно биологического. Корни термина in silico ведут к терминам in vitro (в пробирке) и in vivo (в живом организме). in silicio буквально означает «в кремнии», символизируя, тем самым, кремний, как полупроводниковый материал, играющий важную роль в создании кремниевых микросхем, использующихся в производстве компьютерной техники.
Дизайн белка , protein design – рациональная конструкция новых белковых молекул, свернутых в целевой структуре белка, с целью проектирования его новых функций и / или поведения. Благодаря дизайну, белки могут быть разработаны как заново (новый белок), так и путем изменения уже существующих, на базе известной структуры белка и его последовательности (реконструкция).
Третичная структура , трехмерная структура – пространственное строение (включая конформацию) всей молекулы белка, иной макромолекулы, состоящей из единственной цепи.
Биоинформатика – совокупность подходов и методов, использующихся, в частности, в биофизике, биохимии, экологии, включающих в себя математические методы компьютерного анализа в сравнительной геномике, разработку программ и алгоритмов для предсказания пространственной структуры биополимеров, исследование стратегий, соответствующих вычислительных методологий, а также общее управление информационной сложности биологических систем. В биоинформатике используются методы прикладной математики, информатики и статистики.
Ферменты , энзимы, enzymes – как правило, белковые молекулы или рибозимы (молекулы РНК) либо их комплексы, катализирующие (ускоряющие) химические реакции в живых системах. Ферменты, как и все белки, синтезируются в виде линейной цепочки аминокислот, сворачивающихся определенным образом. Каждая последовательность аминокислот сворачивается особым образом, в результате чего, получающаяся белковая глобула (молекула) обладает уникальными свойствами. Ферменты присутствуют во всех живых клетках и способствуют превращению одних веществ в другие. Ферментативная активность может регулироваться ингибиторами и активаторами (ингибиторы – понижают, активаторы – повышают). По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на шесть классов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и лигазы. Для осуществления катализа, отдельным ферментам необходимы компоненты небелковой природы – кофакторы. Кофакторы могут быть как неорганическими (железо-серные кластеры, ионы металлов, в том числе), так и органическими (гем, флавин, в том числе) молекулами. Органические кофакторы, прочно связанные с ферментом, называются простетическими группами. Кофакторы органической природы, способные отделяться от фермента, называют коферментами.
Критическая оценка предсказания белковых структур , Critical Assessment of protein Structure Prediction, CASP – масштабный эксперимент по предсказанию белковых структур, считающийся всемирным соревнованием в науке структурного моделирования. Основной целью CASP является координация усилий в улучшении методов определения трехмерной структуры белков из их аминокислотных последовательностей. В рамках CASP происходит объективное тестирование методов предсказания белковых структур с последующей независимой оценкой структурного моделирования. В эксперименте, на постоянной основе, участвует свыше 100 исследовательских групп.
Кристиан Бемер Анфинсен , Christian Boehmer Anfinsen (1916 – 1995 гг.) – американский биохимик, лауреат Нобелевский премии по химии 1972 года (совместно со Стэнфордом Муром и Уильямом Стайном), «за работу по установлению связи между аминокислотной последовательностью рибонуклеазы А и её биологически активной конформацией» .
Конформация – пространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации, обусловленное поворотом вокруг одной или нескольких одинарных сигма-связей.
Аминокислота – органическое соединения, являющееся строительным материалом для белковых структур, мышечных волокон. Организм использует аминокислоты для собственного роста, укрепления и восстановления, для выработки различных гормонов, ферментов и антител.
Дезоксирибонуклеиновая кислота , ДНК, deoxyribonucleic acid, DNA – одна из трех основных макромолекул (две другие РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК хранит информацию о структуре различных видов РНК и белков. С химической точки зрения, ДНК представляет собой длинную полимерную молекулу, состоящую из повторяющихся блоков – нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания (цитозин, тимин, гуанин и аденин), сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счет дезоксирибозы и фосфатной группы. В подавляющем большинстве случаев (за исключением отдельных вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Цепи переплетены между собой в виде спирали, откуда и пошло название структуры молекулы ДНК – «двойная спираль».
, Проект Человеческий Геном, The Human Genome Project, HGP – международный научно-исследовательский проект, главной целью которого являлось определение последовательности нуклеотидов, составляющих ДНК, и идентификация 20-25 тысяч генов в человеческом геноме. Проект начался в 1990 году под эгидой Национальных институтов здравоохранения США, в 2000 году был выпущен рабочий черновик структуры генома, полный геном – в 2003 году. Основной объём секвенирования был выполнен в университетах и исследовательских центрах США, Великобритании и Канады.
Protein Data Bank , PDB – банк данных 3-D структур белков и нуклеиновых кислот, полученных методами рентгеновской кристаллографии или ЯМР-спектроскопии. PDB является одним из важнейших ресурсов для ученых, работающих в области структурной биологии.
Антитела , иммуноглобулины, ИГ, antibody, Ab, immunoglobulins, Ig, – класс сложных белков гликопротеинов, присутствующих в виде растворимых молекул в тканевой жидкости и в сыворотке крови, в виде мембраносвязанных рецепторов на поверхности B-лимфоцитов. Антитела способны крайне избирательно связываться с конкретными видами молекул (которые, в связи с чем называются антигенами). У человека выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов), различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжелых цепей и по выполняемым эффекторным функциям – IgG, IgA, IgM, IgD и IgE. Антитела являются важнейшим фактором специфического иммунитета, используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов – вирусов и бактерий, в том числе.
Фенотип (от греческих `6,^5,^3,_7,`9, – «обнаруживаю, являю» и `4,a3,`0,_9,`2, – «пример, образец, шаблон») – совокупность характеристик, присущих индивиду на определенной стадии развития (в результате онтогенеза). Фенотип формируется на базе генотипа, опосредованного рядом внешнесредовых факторов.
Виллин – тканеспецифичный белок массой 92,5 кДа, связывающий актиновые филаменты щеточных каемок. Виллин содержит повторяющиеся гельзолин-подобные домены, увенчанные небольшой (8,5 кДа) «головкой» на C-конце, состоящей из быстро и независимо формирующихся трехспиральных последовательностей, стабилизированных гидрофобными взаимодействиями. Функции виллина до конца не изучены, однако предполагается, что он принимает участие в нуклеации, образовании, соединении в пучки и разрезании актиновых филаментов .

При написании статьи о структуре белка, а также о методах предсказания (моделирования) структуры белка, в качестве источников использовались материалы информационных и справочных интернет-порталов, сайтов новостей NCBI.NLM.NIH.gov, ProteinStructures.com, Stanford.edu, ScienceDaily.com, Genome.gov, FASTA.Bioch.Virginia.edu, FEN.NSU.ru, SGU.ru, VIGG.ru, Википедия, а также следующие печатные издания:

Гинтер Е. К. «Медицинская генетика. Учебная литература для студентов медицинских вузов». Издательство «Медицина», 2003 год, Москва ,
Скальный А. В., Рудаков И. А. «Биоэлементы в медицине» Издательство «Оникс», 2004 год, Москва ,
Мюльберг А. А. «Фолдинг белка» Издательство «Издательство Санкт-Петербургского государственного университета», 2004 год, Санкт-Петербург ,
Стефанов В. Е., Мавропуло-Столяренко Г. Р. «Анализ структуры белков методами биоинформатики». Издательство «Золотое сечение», 2007 год, Санкт-Петербург ,
Коничев А. С., Севастьянова Г. А. «Молекулярная биология. Высшее профессиональное образование». Издательство «Академия», 2008 год, Москва ,
Новоселецкий В. (редактор) «Структура и функционирование белков. Применение методов биоинформатики. Под руководством Даниэля Джона Ригдена». Издательство «URSS», 2014 год, Москва . (1 votes, average: 5,00 out of 5)

Если по соседству с дачным участком расположен лес, очень вероятно, что некоторые его обитатели захотят поселиться рядом. Как известно, для птиц изготавливаются скворечники, для некоторых зверьков – клетки. Не менее интересно сделать беличий домик своими руками. Тем более, что изготовить его несложно, а если на участке поселятся белки, это только оживит местность.

Чтобы правильно изготовить бельчатник, нужно прежде всего учесть особенности поведения белок:

Домик изготавливается только из древесины. При этом она не обрабатываться морилкой, лаками или красками – любые посторонние запахи отпугнут белок.
Доски или бревна можно брать любые, но они должны быть непременно сухими – мокрое дерево будет очень медленно сохнуть, и если повесить бельчатник из свежего дерева, он не успеет полностью просохнуть к зиме.
Поскольку в наших широтах зимы могут быть достаточно суровыми, то на этапе проектирования домика важно учесть, чтобы все стены были достаточно толстыми, а внутренние поверхности важно выложить сухими теплыми материалами (мхом, хлопковой тканью, салфетками).
Если доска слишком опасная и содержит много щепы, ее необходимо зашкурить, чтобы белочки не поцарапались.

Таким образом, хорошо сделанный бельчатник – это домик, который максимально приближен к условиям натурального (беличьего дупла) и при этом достаточно теплый, чтобы белкам в нем было хорошо даже в морозные дни.

Хорошо сделанный бельчатник – это домик, который максимально приближен к условиям натурального беличьего дупла

Изготовление простой кормушки для белок

Сделать обычную кормушку для белок можно из подручных средств буквально за 1 день.

Создать проект и чертеж домика, на котором точно учесть соотношение размеров всех деталей: днища, боковых стенок и крыши (можно также сделать заднюю стенку и полочки).
Выбрать материал для домика – оптимально подойдет сухая деревянная доска.
Перенести все детали на доску с помощью карандаша и линейки; осторожно выпилить их.
Скрепить все части с помощью гвоздей или саморезов.
Зафиксировать кормушку на дереве с помощью прочной проволоки или хомутов.

Есть и другие, более простые варианты изготовления кормушки – например, из картонной коробки или пластиковой бутылки. Но это очень недолговечные модели, к тому же белки охотнее будут питаться в кормушках, изготовленных из натуральных материалов, а не из искусственных.

Галерея: домик для белки (25 фото)

Как сделать бельчатник своими руками (видео)

Как сделать домик для белки своими руками из досок

Сделать домик из досок не очень сложно. Важно верно рассчитать размеры всех деталей и надежно скрепить их друг с другом.

Определяемся с размерами и строим чертеж

Перед началом строительства бельчатника важно точно рассчитать все размеры его стен и крыши. Один из проверенных вариантов представлен такими деталями:

Параметры днища и крыши 55 см в длину, 30 см в ширину.
Боковые стенки одинаковы: 45*25 см.
Внутренняя перегородка параметрами 25 см в длину и 20 см в ширину.

Важно! В этом варианте получится обычный домик с плоской крышей. Однако можно сделать ее и сводчатой. Тогда работы станет несколько больше: нужно рассчитать угол свода, параметры кровли и выполнить окончания боковых стенок в виде углов, чтобы домик был полностью герметичен.

Перед началом строительства бельчатника важно точно рассчитать все размеры его стен и крыши

Подготовка материалов и инструментов

Для работы нужно использовать только древесную доску, желательно уже зашкуренную, чтобы не посадить занозы себе и белкам. Принципиальных требований к материалу только 2 – он должен быть необработанным, а толщина стенок в идеале от 1,5-2 см.

Инструменты, которые понадобятся для этой работы, следующие:

карандаш и линейка;
ножовка по дереву;
лобзик (желательно электрический);
шуруповерт и саморезы;
бумага наждачная;
водостойкий клей без запаха.

Для работы нужно использовать только древесную доску

Этапы изготовления домика для белки

Изготовление домика включает в себя 2 больших этапа – выпиливание всех деталей и их соединение в единое целое. Последовательность действий будет такой:

Перенесение всех деталей на деревянную доску с помощью карандаша и линейки. Это очень ответственная задача – погрешности должны быть в пределах 5 мм.
Выпиливание всех прямоугольных деталей по контуру.
Выпиливание в верхней трети одной из боковых сторон круглого отверстия диаметром не более 7 см.
Зашкуривание всех поверхностей, если это необходимо.
Склеивание всех частей с помощью водостойкого клея. Если нет возможности подобрать клей без запаха, лучше вообще им не пользоваться.
Дать всей конструкции просохнуть в течение дня на открытом солнце.
Скрепить саморезами (с помощью шуруповерта) все детали.
Повесить домик на дерево с помощью хомутов или проволоки.

Как сделать кормушку для белок (видео)

Декоративное оформление дома для белки

Домик для белок можно украсить любыми декоративными элементами, которые понравятся. Но главное условие – чтобы они понравились и белкам. Как уже говорилось, эти зверьки не переносят никаких искусственных запахов. Соответственно, красить домик нельзя в любом случае.

Соответственно, доступны только «натуральные» средства декора, например:

шишки, которые можно прибить гвоздями к стенами или крыше бельчатника;
элементы художественной резьбы по дереву (вариант подходит для домиков из цельных бревен);
картины, которые можно предварительно выжечь на доске, из которой затем изготовить стены домика;
декор входа – можно сделать подобие крылечка (площадку, как у скворечника); этот элемент имеет и практическую пользу – белкам будет легче попасть внутрь.

Домик для белок можно украсить любыми декоративными элементами, которые понравятся

Как сделать беличий домик из цельного бревна

Сделать домик из цельного бревна будет несколько сложнее – нужно приложить больше усилий, чтобы вырезать все элементы в плотной древесной породе. Однако и преимущества у такого домика перед предыдущей моделью, несомненно, есть:

цельная древесина – это полностью натуральный материал, в котором белки будут чувствовать себя как в природном дупле;
у таких бельчатников стены толстые и плотные, поэтому они всегда теплее, чем дощатые аналоги;
наконец, домик из бревна выглядит более натурально, он хорошо будет смотреться на фоне любого дерева.

Главное условие для создания хорошего домика в этом случае – найти хорошее, достаточно сухое бревно подходящих размеров. Если оно было отпилено от дерева совсем недавно, лучше просушить его в течение месяца на открытом воздухе. Однако если ждать столько долго возможности нет, можно сначала сделать бельчатник, а уже затем просушить готовое изделие, повесив его на дерево.

Сделать домик из цельного бревна будет несколько сложнее

Последовательность действий будет такой:

Заранее определяются размеры. как было описано в примере выше.
От бревна отпиливается кусок толщиной 6-7 см – это будет крыша будущего домика.
Далее отпиливается сам домик – в длину он обычно составляет от 40 до 50 см.
Теперь наступает самый сложный и трудоемкий этап – нужно выдолбить цилиндрическую полость внутри. Главное требование – чтобы ширина стенок была не менее 5 см, чтобы белки не замерзли зимой;
Далее выпиливается круглый вход – в диаметре не более 7 см, животным этого вполне достаточно.
По возможности перед входом можно прикрепить ветку, по которой белке будет удобно попасть в свой дом.

Готовый бельчатник фиксируется к дереву, как было описано выше.

Прикрепить домик можно с помощью хомутов или проволоки, но не приколачивая его к дереву – это очень навредит ему

Правила установки бельчатника в саду

Вот несколько простых правил, которые нужно учесть на этапе размещения бельчатника на дереве:

Прикрепить домик можно с помощью хомутов или проволоки. но не приколачивая его к дереву – это очень навредит ему.
Следует правильно выбрать дерево – оно должно быть достаточно толстым по всему протяжению и не раскачиваться от ветра. Например, молодая, невысокая береза для таких целей явно не подойдет.
Если есть возможность, то лучше всего зафиксировать домик на хвойных деревьях – так белки почувствуют себя как дома; также подходит дуб, в последнюю очередь предпочтение можно отдать березе или осине.
Высота расположения бельчатника должна быть не менее 5 метров.
Лучше всего прикрепить его с южной или восточной стороны, на которую попадает максимальное количество света. Однако если по этим сторонам постоянно дуют ветры, то прикрепить домик надо на другом месте.

Правильно выбрать место для крепления кормушки не менее важно, чем качественно изготовить ее. Белки – очень боязливые зверушки, и они не будут жить даже в очень хорошем домике, если сочтут его положение недостаточно безопасным.