我的科学家安装了蛋白质“远程开关”

1月3日新京报报道（记者景浩天）正如戏剧演员可以在导演的指挥下随时改变队形、聚拢或散开一样，科学家现在也需要对生物体中蛋白质的“集体行为”进行极其精确的调控。西湖大学生命科学学院曹龙兴实验室与西湖大学医学院谢明启实验室合作取得前沿突破。研究小组从头开始设计了一种可以通过口服小分子药物精确控制的蛋白质多聚系统。这就像掌握了“遥控开关”，可以让蛋白质“聚集”和“分开”，这是迈向“编程你的生活”愿景的重要一步。相关成果近日在线发表在《iInternational Science》杂志上。在生命的微观世界中，蛋白质通常需要像士兵或信使一样以“团队”的形式行动以完成任务sh重要的任务。曹龙兴说：“如果我们能够控制这个过程，我们就拥有了干预生命过程的‘开关’，比如精确开启治疗基因或阻断病毒入侵。然而，人工‘指导’蛋白质的动态组装一直是一个巨大的挑战。很少有蛋白质能够对指令做出反应，而现有的人工系统往往受到毒性问题的限制，例如性别、快速代谢或单态性。”即使人工智能在预测蛋白质静态结构方面取得了进展，也很难理解小分子如何动态地‘指导’蛋白质团队的形成。”面对这个问题，研究团队选择了一条创新路径。想法是从头开始设计一种自然界中不存在的、可以使用安全小分子“远程控制”的蛋白质。作为蛋白质设计者，研究团队正在从静态结合改变研究方向正在致力于动态控制，并致力于创建“蛋白质开关”，以响应外部信号精确控制各种复杂的生命活动。他们开发了一套新的蛋白质设计工具，并利用学校的超级计算集群进行大规模计算设计。尽管实验条件的建立很困难，我们还是用了三年的时间反复进行测试和优化。最初，研究小组设计了单个金刚烷胺分子来诱导蛋白质三聚体，但效果较弱。当他们转向设计两个金刚鹦鹉一起工作的系统时，实验发生了转变。在众多候选蛋白中，dAIT17蛋白脱颖而出，因为它在添加药物后可以稳定地聚集成三聚体，并且其晶体结构与设计模型高度一致。经过进一步优化得到的dAIT17具有很高的灵敏度，即使在没有d的情况下也能保持完全“分散”的状态地毯，并且能够间歇性地精确控制蛋白质的“聚集和分散”。此后，团队进一步对该系统进行了拆解和修改，成功创建了AMA10“异二聚体工具”和更复杂的“异三聚体系统”。这意味着研究人员可以精确控制两种或三种不同的蛋白质来“组队”，并且仅在必要时才一起工作，例如领导不同音乐家的合奏。 “为了证实该系统在体内同样有效，研究已进入细胞和动物体内的重要验证阶段。实验结果令人兴奋。在细胞中，新系统设法激活遗传开关，引导特定蛋白质的位置并控制由药物精确控制的蛋白质的相变。在小鼠实验中，该系统和报告基团通过静脉注射给药。”质粒构建后，单独口服金刚烷胺成功激活小鼠肝脏中报告基因的表达。谢明奇说：“这预示着未来基因治疗的新可能性。患者只需接受携带治疗基因的载体的注射，而这种载体只有在金刚烷胺存在的情况下才会被激活。”必要时可通过口服金刚烷胺片开始精准治疗。如果您想停止治疗，请立即停止。 “这一成果不仅为基础研究提供了强大的新工具，也展现了在基因治疗、智能细胞治疗等领域广泛应用的前景。未来，这种‘遥控器’可以指挥蛋白质纳米机器在血管内部精确巡逻，清除危险斑块。想象一下它能有什么用途。”曹龙兴说。
（编辑：何欣）