中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉海燕教授、陳泉副教授研究組在蛋白質(zhì)設(shè)計領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，成功實現(xiàn)給定目標(biāo)結(jié)構(gòu)的蛋白全序列從頭設(shè)計。研究成果近日發(fā)表在英國《自然·通訊》雜志上。

　　蛋白質(zhì)由氨基酸構(gòu)成，按特定順序串聯(lián)成長鏈狀生物大分子，鏈狀分子折疊成不同的立體結(jié)構(gòu)才能從生物體內(nèi)發(fā)揮功能。據(jù)介紹，目前能夠折疊成穩(wěn)定立體結(jié)構(gòu)、有功能的蛋白質(zhì)幾乎全部是天然蛋白質(zhì)。

　　長期以來，科學(xué)家一直嘗試用人工方法設(shè)計出蛋白質(zhì)，不僅串聯(lián)起氨基酸還要像“折樓梯”一樣讓“氨基酸鏈”形成有功能的立體結(jié)構(gòu)。國際上今年在該領(lǐng)域取得了一些重要進(jìn)展，展示了蛋白質(zhì)設(shè)計在疫苗研發(fā)、合成生物學(xué)等領(lǐng)域的重大前景，但有實驗驗證報道的自動設(shè)計方法只有一兩種，而且成功率很低；判別所設(shè)計的蛋白質(zhì)能否形成穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)也十分困難，極大阻礙了蛋白質(zhì)設(shè)計的廣泛應(yīng)用。

　　提高設(shè)計的成功率，報告蛋白質(zhì)折疊形狀是蛋白質(zhì)設(shè)計領(lǐng)域需要解決的問題。劉海燕和陳泉研究組建立了一種用全新策略構(gòu)建的統(tǒng)計能量函數(shù)，用于蛋白質(zhì)設(shè)計，理論分析表明，其設(shè)計結(jié)果顯著不同于、且在一些重要方面優(yōu)于現(xiàn)有最好的蛋白質(zhì)設(shè)計模型。同時，他們利用一種基于細(xì)菌細(xì)胞耐藥性，報告蛋白質(zhì)折疊狀況的方法，來快速檢測人工設(shè)計的蛋白質(zhì)是否能折疊成穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)。這種方法不僅檢測效率高，還能通過實驗篩選對設(shè)計做出改進(jìn)。

　　基于這些方法，他們以三種不同天然蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)為設(shè)計目標(biāo)，獲得了四個穩(wěn)定折疊的人工蛋白質(zhì)。并用核磁共振方法解析了其中兩個人工蛋白質(zhì)的溶液結(jié)構(gòu)，證實其實際空間結(jié)構(gòu)與設(shè)計目標(biāo)均高度一致。

　　劉海燕稱，該工作建立了蛋白質(zhì)從頭設(shè)計的新途徑，其效果能夠達(dá)到甚至可能超越現(xiàn)有最佳方法，為今后設(shè)計蛋白質(zhì)疫苗、蛋白質(zhì)藥物提供了新的方法。(記者吳長鋒）