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我国科学家开辟蛋白质从头设计的新路线
来源:中国青年报 | 作者:proac3c72 | 发布时间: 2022-03-01 | 1075 次浏览 | 分享到:

中国青年报客户端合肥2月10日电(桂运安 中青报·中青网记者 王海涵 王磊)中国科学技术大学刘海燕教授、陈泉副教授团队基于数据驱动原理,开辟出一条全新的蛋白质从头设计路线,在蛋白质设计这一前沿领域实现了关键核心技术的创新,为工业酶、生物材料、生物医药蛋白等功能蛋白的设计奠定了基础。这一成果论文北京时间2月10日发表于国际学术期刊《自然》。

我国科学家开辟蛋白质从头设计的新路线

蛋白质是生命的基础,其结构与功能由氨基酸序列所决定。目前,能够形成稳定三维结构的蛋白质,几乎全部是天然蛋白质,其氨基酸序列是长期自然进化形成。在天然蛋白结构功能不能满足工业或医疗应用需求时,想要得到特定的功能蛋白,就需要对其结构进行设计。

近年来,国际上蛋白质从头设计的代表性工作主要采用Rosetta Design——使用天然结构片段作为构建模块来拼接产生人工结构。然而,这种方法存在设计结果单一、对主链结构细节过于敏感等不足,显著限制了设计主链结构的多样性和可变性。

中国科学技术大学团队首先建立了给定主链结构设计氨基酸序列的ABACUS模型,进而发展了能在氨基酸序列待定时从头设计全新主链结构的SCUBA模型。理论计算和实验证明,用SCUBA设计主链结构,能够突破只能用天然片段来拼接产生新主链结构的限制,从而显著扩展从头设计蛋白的结构多样性,甚至设计出不同于已知天然蛋白的新颖结构。论文中,团队介绍了9种从头设计的蛋白质分子的高分辨晶体结构,其中5种蛋白质具有不同于已知天然蛋白的新颖结构。

该论文的审稿人认为,这项工作提出的方法具有足够的新颖性和实用性;从头设计蛋白质具有挑战性,该工作中6种不同蛋白质的高分辨率设计是一项重要成就,证明这种方法运行良好。


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