从零组装的人工蛋白质

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蛋白质是每个细胞的重要组成部分。它们激活基因,实现运动,催化生化反应——不胜枚举。因此,生物技术专家渴望解开它们的每一个秘密:只有彻底理解天然蛋白质,他们才能设计出具有特殊性质的新型蛋白质。

《美国国家科学院院刊》今天在线发表的研究结果代表了这方面引人入胜的进展。目前构建新蛋白质的努力遵循两种方法。第一种方法是,科学家根据整个分子的原子相互作用,仔细设计被称为氨基酸的蛋白质构件的序列。第二种方法是,氨基酸以各种组合随机混合在一起,其逻辑是,给定足够的组合,迟早会出现有前途的新蛋白质。

普林斯顿大学的迈克尔·H·赫希特和他的同事们,也就是这份新报告的作者,开发了一种似乎结合了两种方法优点的策略。通过对所谓的氨基酸序列的组合库施加一些规则——这些规则有利于具有天然蛋白质基本结构的序列——研究人员已经能够从一开始就消除许多无望的分子。具体来说,他们通过规定亲水和疏水氨基酸的模式(但不是氨基酸的确切身份)来产生有针对性的人工序列库,从而鼓励适当的、类似蛋白质的折叠,同时促进新组合的产生。


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为了测试该方法的可行性,该团队分析了一种由此产生的“从头蛋白质”S-824。借助光谱仪,研究人员确定S-824除了具有天然蛋白质所具有的那种亲水表面和疏水核心特征之外,还有其他特征。

这种设计蛋白质有一天可以向患病细胞输送药物,构成“智能”材料的基础,或者充当优良的催化剂。赫希特和他的合作者概述的过程可以简化寻找用于完成这些崇高任务的人造分子的过程。

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大众科学 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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