獨特高通量方法改進新蛋白結構設計

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。