美國西北大學醫學研究人員使用獨特高通量方法解決蛋白質設計難題

2022-11-02 09:01:37 來源：科技日報

根據發表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究，美國西北大學醫學研究人員使用獨特的高通量方法，解決了具有挑戰性的蛋白質設計難題。這種方法可促進新療法和生物技術工具的開發。

研究的資深作者、西北大學藥理學助理教授加布里爾·羅克林博士稱，設計ɑββɑ蛋白質的經驗教訓對于任何計算蛋白質設計工作都很重要，包括設計新的治療方法。

蛋白質折疊是一種重要的細胞過程，使蛋白質能夠正常運作并避免導致疾病。在實驗室中計算設計新蛋白質結構的一個主要挑戰是，大多數設計的蛋白質在測試時都無法折疊成其設計的結構。

在之前的工作中，羅克林團隊發現ɑββɑ折疊盡管結構簡單，但設計起來異常具有挑戰性，最好的設計只有2%的成功率。為了解決這個問題，研究團隊測試了數千種新的ɑββɑ設計，并使用機器學習來檢查穩定和不穩定設計的屬性。

羅克林表示，ɑββɑ蛋白質有一個非常簡單的折疊，看起來像字母“M”。這種結構比大多數天然存在的蛋白質簡單得多，這使其成為理解和改進蛋白質設計的良好試驗物。

在新研究中，研究人員設計了超過10000種新的ɑββɑ蛋白，并通過專門的高通量實驗發現其中超過1/3折疊成穩定的結構。研究人員還能夠確定穩定ɑββɑ蛋白質的生物物理特性，比較不同的蛋白質設計方法。

羅克林稱：“通過更改我們的設計協議，我們將設計成功率從2%提高到30%以上。這闡明了設計ɑββɑ蛋白質的更好方法，也幫助我們了解是什么使它們更穩定或更不穩定。”

目前的方法適用于任何計算蛋白質設計工作。此外，ɑββɑ蛋白也有可能通過修飾其表面而發展成治療藥物，以便它們可與治療靶點結合。

研究人員表示，通過將“M”的兩端連接在一起形成一個環，這些蛋白質可變得更加穩定，這可能是設計新療法的一個令人興奮的策略。(張夢然)

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