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華夏科學(xué)家建立蛋白質(zhì)設(shè)計新方法

合肥2月10日電(感謝周暢)蛋白質(zhì)是生命得基礎(chǔ)，國際上早有如何通過氨基酸得人工排列組合設(shè)計蛋白質(zhì)。華夏科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉海燕教授、陳泉副教授團(tuán)隊采用數(shù)據(jù)驅(qū)動策略，開辟出一條全新得蛋白質(zhì)從頭設(shè)計路線，在蛋白質(zhì)設(shè)計這一前沿科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了關(guān)鍵核心技術(shù)得原始創(chuàng)新，為工業(yè)酶、生物材料、生物醫(yī)藥蛋白等功能蛋白得設(shè)計奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

蛋白質(zhì)得結(jié)構(gòu)與功能由氨基酸序列所決定。目前，能夠形成穩(wěn)定三維結(jié)構(gòu)得蛋白質(zhì)，幾乎全部是天然蛋白質(zhì)，其氨基酸序列是長期自然進(jìn)化形成。在天然蛋白結(jié)構(gòu)功能不能滿足工業(yè)或醫(yī)療應(yīng)用需求時，想要得到特定得功能蛋白，就需要進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計。近年來，國際上蛋白質(zhì)從頭設(shè)計得代表性工作主要采用天然結(jié)構(gòu)片段作為構(gòu)建模塊來拼接產(chǎn)生人工結(jié)構(gòu)。然而，這種方法存在設(shè)計結(jié)果單一、對主鏈結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)過于敏感等不足，限制了設(shè)計主鏈結(jié)構(gòu)得多樣性和可變性。

華夏科學(xué)技術(shù)大學(xué)相關(guān)團(tuán)隊長期深耕計算結(jié)構(gòu)生物學(xué)方向得基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究。劉海燕教授、陳泉副教授團(tuán)隊十余年來致力于發(fā)展數(shù)據(jù)驅(qū)動得蛋白質(zhì)設(shè)計方法。該團(tuán)隊首先建立了給定主鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計氨基酸序列得模型，進(jìn)而發(fā)展了能在氨基酸序列待定時從頭設(shè)計全新主鏈結(jié)構(gòu)得模型。理論計算和實(shí)驗證明，用新方法設(shè)計蛋白質(zhì)，能夠突破只能用天然片段來拼接產(chǎn)生新主鏈結(jié)構(gòu)得限制，顯著擴(kuò)展從頭設(shè)計蛋白得結(jié)構(gòu)多樣性，設(shè)計出不同于已知天然蛋白得新穎結(jié)構(gòu)。

該團(tuán)隊發(fā)布了9種從頭設(shè)計得蛋白質(zhì)分子得高分辨晶體結(jié)構(gòu)，其中5種蛋白質(zhì)具有不同于已知天然蛋白得新穎結(jié)構(gòu)，相關(guān)成果北京時間2月10日發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》。審稿人認(rèn)為，這項工作中提出得方法具有足夠得新穎性和實(shí)用性；從頭設(shè)計蛋白質(zhì)具有挑戰(zhàn)性，該工作中6種不同蛋白質(zhì)得高分辨率設(shè)計是一項重要成就，證明這種方法運(yùn)行良好。