設計的蛋白質可在兩種結構間切換

美國華盛頓大學研究團隊受晶體管啟發，設計出了可在兩種不同的完整結構之間切換的蛋白質，這些蛋白質有望在智能藥物遞送系統、環境傳感等領域大顯身手。相關論文發表于最新出版的《科學》雜志。

研究人員將深度學習和基于物理的算法相結合，設計出了具有兩種不同完整結構的定制蛋白質，確定了其結構，并測量了其運動方式。通過分析蛋白質的動力學和熱力學性質，研究人員還可微調分子的運動。

此前，科學家只能制造出含有一種穩定構型的蛋白質。研究團隊指出，創造在兩種形狀之間切換的蛋白質需要一種新的多態設計方法。多態設計方法曾幫助科學家研制出了能發生極小形狀變化的蛋白質、能根據金屬離子的存在改變形狀的肽，以及能折疊成不同形狀的類似序列。

在最新研究中，借助羅塞塔雙態設計和人工智能工具，研究人員開發出一種鉸鏈樣蛋白質。這種“鉸鏈蛋白”在沒有配體時形成一種設計結構，在配體存在時形成第二種設計結構。

這種鉸鏈蛋白類似于晶體管，就像晶體管對電信號的流動作出反應并實施控制，這些蛋白質也可通過改變形狀，在分子水平上控制生物之間的相互作用。例如，在一種狀態下，蛋白質可能無活性或具有某種功能；而在另一種狀態中，它可能具有不同功能。這種在狀態之間切換的能力使蛋白質能對周圍的生物或化學環境作出動態響應。

這些蛋白質還能以可預測方式移動，將作為未來生物技術的關鍵組成部分，開辟一系列非凡的應用領域。