中国科学家建立蛋白质设计新方法，为工业或医疗应用奠定坚实基础

据中国科学技术大学官网消息，该校刘海燕教授、陈泉副教授团队基于数据驱动原理，开辟出一条全新的蛋白质从头设计路线。该项研究实现了关键核心技术的原始创新，为工业酶、生物材料、生物医药蛋白等功能蛋白的设计奠定了坚实的基础。

蛋白质是生命的基础，是生命功能的主要执行者，其结构与功能由氨基酸序列所决定。目前，能够形成稳定三维结构的蛋白质，几乎全部是天然蛋白质，其氨基酸序列是长期自然进化形成。要想要得到特定的功能蛋白来满足工业或医疗应用需求，就需要对其结构和序列进行设计。

目前，国际上报道的蛋白质从头设计工作主要使用天然结构片段作为构建模块来拼接产生人工结构。然而，这种方法存在设计结果单一、对主链结构细节过于敏感等不足，限制了设计主链结构的多样性和可变性。

在新研究中，研究团队首先建立了给定主链结构设计氨基酸序列的ABACUS模型，进而发展了能在氨基酸序列待定时从头设计全新主链结构的SCUBA模型。理论计算和实验证明，用SCUBA设计主链结构，能够突破只能用天然片段来拼接产生新主链结构的限制，从而显著扩展从头设计蛋白的结构多样性。

研究人员表示，他们设计出了9种从头设计的蛋白质分子的高分辨晶体结构，其中5种蛋白质具有不同于已知天然蛋白的新颖结构。

该研究论文题为“A backbone-centred energy function of neural networks for protein design”，已发表在《自然》上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04383-5