Science：人工设计生命元件迎重大突破！跨膜蛋白三维设计成现实

生物探索 · 公众号 · 生物 · 2018-03-07 10:13

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本文转载自“学术经纬”。

尽管人们早早地知道蛋白质的一级结构决定了其三维结构，但通过氨基酸序列来设计全新的蛋白质，并预测其三维结构，还是近年来才取得的成就。可喜的是，随着人们对蛋白质折叠机理认识的不断加深，以及计算能力的不断增强，我们已经能用较高的准确率，对可溶性蛋白进行设计，且实际获得的蛋白结构与预测的极为相似。但对于跨膜蛋白来说，人工设计依然是一个难以逾越的障碍。

之所以困难，根源还在蛋白质的基本组成部分——氨基酸上。水溶性蛋白的表面是带有极性的亲水氨基酸，内核是没有极性的疏水氨基酸。这样的结构相对稳定，也很容易被计算机所预测。

然而跨膜蛋白则完全不是一回事。由于细胞膜脂双层间为非极性的环境，为了稳定固定在细胞膜上，蛋白的跨膜区必须将疏水氨基酸置于表面，而将极性的亲水氨基酸放在蛋白结构中间。这样的结构非常复杂，需要亲水氨基酸之间通过各种键的作用进行稳定。稍有差池，实际结构与设计之间就会有显著不同。