全球快播:獨特高通量方法改進新蛋白結構設計

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        日期:2022-11-02 05:29:17    來源:科技日報    

        科技日報記者?張夢然

        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。

        圖片來源:物理學家組織網


        (相關資料圖)

        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。

        關鍵詞: 結構設計

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