“縫合”技術(shù)可制造出抗疾病蛋白

蛋白質(zhì)是大自然的“機(jī)器”，其可以為機(jī)體的肌肉提供能量，催化反應(yīng)來幫助我們從食物中提取能量，并且?guī)椭鷻C(jī)體抵御病毒和細(xì)菌感染；數(shù)十年來，科學(xué)家們尋找到了多種方法來設(shè)計新型蛋白以達(dá)到特殊的研究和治療目的；如今刊登在Science上的一篇研究論文中，來自北卡羅來納州大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員設(shè)計了一種新方法，通過將已有的蛋白質(zhì)進(jìn)行“縫合”制造新型蛋白質(zhì)。

這種名為SEWING的技術(shù)就可以幫助研究者來設(shè)計新型蛋白，用于進(jìn)行人類疾病等多方面的研究，比如機(jī)體催化作用、生物傳感器及治療等方面。研究者Brian Kuhlman博士說道，如今我們就可以通過工程化合成的蛋白質(zhì)來進(jìn)行深入的研究，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其功能，因此如果我們可以設(shè)計出具有新功能的蛋白質(zhì)，那么就可以設(shè)計出新型的蛋白結(jié)構(gòu)，而這項研究zui關(guān)鍵的一步就是提供工具來制造自然界中此前并沒有的蛋白質(zhì)。

從傳統(tǒng)角度來講，科學(xué)家們利用計算機(jī)蛋白質(zhì)設(shè)計技術(shù)就可以對自然界中已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)進(jìn)行重新制造，但近些年來，研究者們將目光轉(zhuǎn)移到了開發(fā)具有新功能的新型蛋白質(zhì)，而所有的設(shè)計計劃都始于科學(xué)家們大腦中的特殊蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)藍(lán)圖，研究者Kuhlman認(rèn)為，通過去除大腦中預(yù)訂藍(lán)圖及相關(guān)進(jìn)化線索的局限性，他們或許就可以輕松制造出功能性的蛋白質(zhì)。

于是研究者就開發(fā)出了名為SEWING的技術(shù)，首先他們花費(fèi)了大量時間來對當(dāng)前已有的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析研究，將這些蛋白“切割”成片段，就好象把布娃娃玩具“大卸八塊”一樣，隨后研究者進(jìn)行了一系列計算機(jī)測試來研究哪個片段適合放在哪個位置，在自然狀態(tài)下這一步主要包括尋找蛋白質(zhì)中具有類似功能的氨基酸序列；而研究者利用計算機(jī)技術(shù)就開始尋找具有結(jié)構(gòu)類型的區(qū)域。

Tim M. Jacobs博士說道，利用本文中的新技術(shù)我們在電腦中繪制出了5萬種“縫合”后的不同蛋白質(zhì)，隨后進(jìn)行篩選純化研究者得到了21種蛋白質(zhì)，研究人員又利用X射線晶體學(xué)技術(shù)和核磁共振技術(shù)對這些蛋白的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，zui終發(fā)現(xiàn)這些蛋白中包含了所有的結(jié)構(gòu)改變。

Jacobs隨后補(bǔ)充道，有些蛋白質(zhì)表面上有凹槽，而該凹槽區(qū)域就是該蛋白質(zhì)同其它蛋白質(zhì)進(jìn)行結(jié)合的關(guān)鍵區(qū)域；如果我們想去開發(fā)特殊蛋白可以作為生物傳感器來對機(jī)體中的特殊代謝物進(jìn)行檢測，那么我們就需要這些凹槽類的結(jié)構(gòu)，同樣地，如果我們想去發(fā)掘這些蛋白質(zhì)新的治療特性，那么就需要將其同特殊蛋白進(jìn)行吸附來研究。

當(dāng)前研究人員利用SEWING技術(shù)成功制造出了可以一次結(jié)合多個其它蛋白的特殊蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)中有許多蛋白都扮演著多面手的角色，比如包括特殊的血紅蛋白，其可以將肺部中四個拷貝的氧氣運(yùn)輸?shù)綑C(jī)體的其它組織中。