設計的蛋白質(zhì)可在兩種結(jié)構(gòu)間切換

(資料圖)

科技日報北京8月24日電 （記者劉霞）美國華盛頓大學研究團隊受晶體管啟發(fā)，設計出了可在兩種不同的完整結(jié)構(gòu)之間切換的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)有望在智能藥物遞送系統(tǒng)、環(huán)境傳感等領域大顯身手。相關論文發(fā)表于最新出版的《科學》雜志。

研究人員將深度學習和基于物理的算法相結(jié)合，設計出了具有兩種不同完整結(jié)構(gòu)的定制蛋白質(zhì)，確定了其結(jié)構(gòu)，并測量了其運動方式。通過分析蛋白質(zhì)的動力學和熱力學性質(zhì)，研究人員還可微調(diào)分子的運動。

此前，科學家只能制造出含有一種穩(wěn)定構(gòu)型的蛋白質(zhì)。研究團隊指出，創(chuàng)造在兩種形狀之間切換的蛋白質(zhì)需要一種新的多態(tài)設計方法。多態(tài)設計方法曾幫助科學家研制出了能發(fā)生極小形狀變化的蛋白質(zhì)、能根據(jù)金屬離子的存在改變形狀的肽，以及能折疊成不同形狀的類似序列。

在最新研究中，借助羅塞塔雙態(tài)設計和人工智能工具，研究人員開發(fā)出一種鉸鏈樣蛋白質(zhì)。這種“鉸鏈蛋白”在沒有配體時形成一種設計結(jié)構(gòu)，在配體存在時形成第二種設計結(jié)構(gòu)。

這種鉸鏈蛋白類似于晶體管，就像晶體管對電信號的流動作出反應并實施控制，這些蛋白質(zhì)也可通過改變形狀，在分子水平上控制生物之間的相互作用。例如，在一種狀態(tài)下，蛋白質(zhì)可能無活性或具有某種功能；而在另一種狀態(tài)中，它可能具有不同功能。這種在狀態(tài)之間切換的能力使蛋白質(zhì)能對周圍的生物或化學環(huán)境作出動態(tài)響應。

這些蛋白質(zhì)還能以可預測方式移動，將作為未來生物技術的關鍵組成部分，開辟一系列非凡的應用領域。

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