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華夏科學家建立蛋白質(zhì)設計新方法

合肥2月10日電(感謝周暢)蛋白質(zhì)是生命得基礎，國際上早有如何通過氨基酸得人工排列組合設計蛋白質(zhì)。華夏科學技術大學劉海燕教授、陳泉副教授團隊采用數(shù)據(jù)驅動策略，開辟出一條全新得蛋白質(zhì)從頭設計路線，在蛋白質(zhì)設計這一前沿科技領域實現(xiàn)了關鍵核心技術得原始創(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計奠定了堅實基礎。

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

華夏科學技術大學相關團隊長期深耕計算結構生物學方向得基礎研究和應用基礎研究。劉海燕教授、陳泉副教授團隊十余年來致力于發(fā)展數(shù)據(jù)驅動得蛋白質(zhì)設計方法。該團隊首先建立了給定主鏈結構設計氨基酸序列得模型，進而發(fā)展了能在氨基酸序列待定時從頭設計全新主鏈結構得模型。理論計算和實驗證明，用新方法設計蛋白質(zhì)，能夠突破只能用天然片段來拼接產(chǎn)生新主鏈結構得限制，顯著擴展從頭設計蛋白得結構多樣性，設計出不同于已知天然蛋白得新穎結構。

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