如今，在一项新的研究中，来自美国由华盛顿大学医学院的研究人员在实验室中蛋白经设计后能够精确地配对和结合在一起，就像DNA分子相互配对形成双螺旋一样。这种技术能够设计蛋白纳米机器以便潜在地协助诊断和治疗疾病，允许对细胞进行更加精确的操控并让它们执行各种其他任务。相关研究结果于2018年12月19日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Programmable design of orthogonal protein heterodimers”。论文通讯作者为华盛顿大学医学院生物化学教授David Baker博士。

蛋白经设计后能够像DNA分子那样精确配对形成双螺旋结构，图片来自Institute for Protein Design。

 

论文第一作者、华盛顿大学生物化学研究生Zibo Chen说，“对任何一台能够工作的机器来说，它的零部件必须精确地结合在一起。这种技术使得人们能够设计蛋白，并让它们严格按照人们的要求结合在一起。”

 

在过去，对设计生物分子纳米机器感兴趣的科学家们经常使用DNA作为主要成分。这是因为DNA链结合在一起形成氢键从而产生DNA双螺旋结构，但前提是它们的序列是互补的。

 

在这项新的研究中，这些研究人员设计出新的蛋白设计算法，产生互补的蛋白，而且这些互补的蛋白利用相同的DNA化学语言彼此间配对在一起。

 

在这项新的研究中，这些研究人员使用了Baker实验室开发的一种称为Rosetta的计算机程序。该程序利用了以下事实：氨基酸链将呈现的形状由该链中的氨基酸和该链浸入的流体之间的吸引力和排斥力驱动。通过计算让这些力保持最佳平衡的形状，氨基酸链达到它的最低的总能量水平，因此这种程序能够预测给定的氨基酸链可能呈现的形状。

 

Chen说，“这是史无前例的突破。我们在做的工作就是设计这些氢键网络，这样每对互补的蛋白具有独特的互补序列。它们仅有一种方法结合在一起，它们并不与其他的蛋白发生交叉反应。”

 

参考资料：

 

Zibo Chen et al. Programmable design of orthogonal protein heterodimers, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0802-y.