这是生物分子设计的一个里程碑，一组科学家成功地创造了新的蛋白质，杏耀QQ采用分子生物学已知的最复杂的折叠之一。在实验室中，这些设计蛋白可以自动折叠成预期的结构，并嵌入脂质膜。这项研究发表在《科学》杂志上，为先进过滤和DNA测序的定制纳米级工具的建造打开了大门。

 

该研究的主要作者阿纳斯塔西娅·沃罗维耶娃(Anastassia Vorobieva)表示:“目前，世界各地的科学家都在使用蛋白质纳米孔来对大流行冠状病毒的遗传物质进行测序，并发现突变株。”“在这个项目中，我们想从头开始设计新的纳米孔蛋白，作为未来广泛应用的起点，包括改进DNA测序。”沃罗维耶娃最近在华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所所长大卫·贝克的实验室做博士后研究。

 

细菌被一种特殊的膜包裹着，称为外膜，保护它们不受外界的影响。嵌入这些膜的蛋白质促进特定化学物质进出细胞。这样的天然蛋白质孔隙具有相似的纳米结构:一层扁平的蛋白质薄片，它自身卷曲形成一个桶状结构，其他分子——包括营养物质、维生素，甚至DNA链——都可以通过该结构通过。这被称为跨膜-桶。

 

为了创造新的跨膜beta桶，Vorobieva和同事使用分子设计软件来绘制可能的结构。尽管他们从生物世界中发现的蛋白质中获得灵感，但他们得出的序列与之前已知的任何序列都不同。他们设计的最成功的蛋白质包含8条带状链，折叠成紧凑的桶状结构，只有3纳米高。

 

Vorobieva说:“我们从一个相对简单的概念开始， 杏耀挂机软件 ，关于什么能使蛋白质折叠。”“但当我们测试这些最初的假设时，没有一个是有效的。这非常令人沮丧。我们并不认为我们一开始就能成功，但我们确实认为我们可以得到一些信息，告诉我们如何向前发展。相反，我不得不回去仔细研究大自然是如何解决这个问题的。关键是试图检测这些蛋白质的模式。这是一件非常困难的事情。”

 

Sheena Radford是英国利兹大学阿斯特伯里结构分子生物学中心的生物物理学教授，杏耀联系他的实验室的研究人员测试了改良版的设计蛋白是否可以嵌入人工脂质膜。他们发现，在没有任何辅助蛋白质的帮助下，它们可以有效地做到这一点。这与天然跨膜桶的折叠方式形成了鲜明对比。

 

“从基础科学的角度来看，这些设计的蛋白质很有趣，因为它们没有进化的历史，”蛋白质折叠专家雷德福说。“通过研究它们，我们可以发现一些使跨膜桶蛋白折叠成膜的基本特征。”

 

在弗吉尼亚大学医学院卢卡斯·塔姆实验室工作的助理教授梁斌勇(音译)用核磁共振技术证实了新木桶的折叠效果。

 

这项工作是快速发展的蛋白质设计领域的最新成果。近年来，蛋白质设计研究所的科学家们开发了创新疫苗、实验性癌症治疗方法和能够检测COVID-19抗体的传感器。从零开始设计具有新功能的新蛋白质的能力，对于诊断和治疗广泛的疾病，以及推进材料科学都有意义。

 

“通过这种类型的研究，它有助于理解进化是如何在分子水平上运作的，但我们也试图看到更远的东西。”这是蛋白质设计的真正挑战，”主要作者Vorobieva说。