摘要：蛋白质与其他分子相互作用时会通过改变形状来催化生命。结果是肌肉抽搐，光的感知或从食物中提取的一些能量。塑造蛋白质塑料蛋白的能力为医学，农业及其他地区开辟了新的途径。...

塑造蛋白质塑料蛋白的能力为医学，农业及其他地区开辟了新的途径。

蛋白质与其他分子相互作用时会通过改变形状来催化生命。结果是肌肉抽搐，光的感知或从食物中提取的一些能量。

但是，这种至关重要的能力已经避开了AI增强蛋白质工程的不断增长的领域。

现在，UCSF的研究人员已经表明，可以像自然界那样制造新的蛋白质，以移动和改变形状。这种能力将帮助科学家以强大的新方法来治疗疾病，清理污染并增加农作物产量。

“这项研究是一条迈出的道路的第一步，将远远超出生物医学，进入农业和环境，”生物工程教授兼研究高级作者Tanja Kortemme博士说，该研究于5月22日在5月22日发表。科学。

这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持。

自1980年代以来，科学家一直在设计刚性蛋白质 - 无法移动或改变形状的蛋白质。这些蛋白质首先用于清洁溶液等商业产品。最近，它们被雇用用于生产诸如人造胰岛素，GLP-1减肥药以及癌症和炎症抗体治疗的重磅药物。

Kortemme说，尽管重要的是，这些不动的分子无法以复杂的方式旋转，扭曲和变形，然后返回其原始形状的蛋白质的潜力。

她说，为医学用途效仿的最重要的蛋白质是调节新陈代谢，细胞分裂和其他基本生活功能等过程的蛋白质。这些强大的蛋白质是3种FDA批准的药物中近1个靶标。它们通过从一种形状变为另一种形状，然后像开关开关一样返回，从而促进单元内或之间的通信。

一个压倒性的问题

设计这种稳定但动态的形式需要直到几年前才存在的计算能力和人工智能。

挑战是巨大的，因此Kortemme和研究生Amy Guo开始时很小的东西：简单的天然蛋白质可以以新的方式移动。然后，郭成为蛋白质摆动的一部分，因此它可以与钙结合，钙会改变形状。

她说：“我们想设计一种可以在多种情况下应用的设计方法，因此我们专注于创建一个可动的部分，以实现许多天然蛋白质的作用。” “希望这种运动也可以添加到静态人造蛋白质中，以扩大他们可以做的事情。”

郭的下一步是生成一个虚拟库，该图书馆可能会采取数千种可能的形状。她为蛋白质选择了两个稳定的形状：一种可以结合钙，另一个可以结合钙。

然后，她放大了虚拟蛋白的特定区域，以查看其相互作用的相互作用。这项工作始于大流行之前，一旦人工智能计划AlphaFold2可用，就加快了。郭用它使可移动的零件扭曲并捕获钙，然后取消扭曲以使其自由。

真理的那一刻是在研究人员在计算机模拟中测试其模型的时候。他们与UCSF的一名药物化学家Mark Kelly合作，他使用核磁共振来可视化蛋白质中的原子。

郭说：“令我惊讶的是，模拟表明它与我们预期的完全一样。” “这确实使我相信这是真实的，我们确实做到了。”

在医学领域，可移动工程的蛋白质可用于生物传感器，这些生物传感器会因疾病信号而改变形状，从而触发警报。或者它们可以用作用于与人的独特身体化学作品一起量身定制的药物。

变形蛋白还可以设计成破坏塑料或帮助植物抵抗与气候相关的应激（如干旱或害虫）。它们甚至可以用来制作金属，可以在破裂时修复自身。

郭说：“可能性确实是无尽的。”