描述蛋白质设计研究所创建的β桶蛋白。
科学家们第一次完全从头开始创造了一种能够与小分子靶点结合的蛋白质。华盛顿大学医学院的研究人员在9月12日出版的“自然 ”杂志上报道了这一进展。

以前，已经通过改变已经存在于自然界中的蛋白质来制备这种小分子结合蛋白。这种方法显着限制了可能性。从头开始制造这种蛋白质的能力，或“ 从头开始” ，为科学家创造出与自然界中发现的蛋白质不同的蛋白质开辟了道路。这些蛋白质可以定制设计，具有高精度和亲和力。结合并作用于特定的小分子靶标。

该论文的主要作者是Jaayi Dou和Anastassia A. Vorobieva，他们都是高级作者David Baker实验室的高级研究员，他是威斯康星大学医学院生物化学教授，威斯康星大学医学院蛋白质设计研究所所长。贝克也是霍华德休斯医学研究所的研究员。

Baker说，该技术应该在研究，医药和工业中得到广泛应用。

“ 具有小分子结合活性的定制蛋白质的成功从头设计为创造日益复杂的结合蛋白奠定了基础，这些蛋白质不会受到通过改变现有蛋白质结构而设计的蛋白质的限制，”他解释说。 。

为了制造蛋白质，研究人员不得不首先实现另一个目标：从头开始创造一种称为β桶的圆柱状蛋白质。β-桶结构是理想的，因为圆筒的一端可以设计用于稳定蛋白质，而另一端可以用于产生可以用作靶分子的结合位点的腔。

该论文的作者是Anastassia Vorobieva，在她的新生儿和蛋白设计研究所和Jaayi Dou一起在这里看到。
这篇论文的作者是Anastassia Vorobieva，她和刚出生的儿子在这里见过，还有窦佳一。

蛋白质由长链氨基酸组成。一旦合成，这些链折叠成精确的形状，使蛋白质能够发挥其功能。这些链所呈现的形状通常是令人难以置信的复杂，但经常会出现两种常规特征：α链螺旋，当截面链绕中心轴缠绕时形成，和片状结构，称为β折叠。

当来自氨基酸链的不同部分的两个或更多个部分由于折叠而在3-D空间中并排延伸时形成β-折叠。这些部分通过氢键“缝合在一起”，形成片状结构。反过来，这些β折叠可以组装成桶状结构，称为β桶。在自然界中，β-桶蛋白结合了多种小分子。

为了设计新蛋白质，Dou和Vorobieva使用了在Baker实验室开发的名为Rosetta的软件平台。它可以预测合成后特定氨基酸链将呈现什么样的形状，并且可以判断链中单个氨基酸的变化如何改变该形状。这种预测能力使得可以测试不同的氨基酸组合以设计具有所需形状和功能的蛋白质。为了创建空腔，研究人员使用了一种强大的新对接算法，称为“旋转器交互场”（RIF），由Baker实验室的高级研究科学家William Sheffler开发。RIF可快速识别所有可能结合特定分子的先决条件的空腔结构。

Dou，Vorobieva和Sheffler配备了新的RIF对接方法，设计了β桶，用于结合一种名为DFHBI的化合物，这种化合物与绿色荧光蛋白质内的物质相似，当暴露在某些频率的光线下时会发出荧光。绿色荧光蛋白通常用于生物学研究，以定位生物体内的分子和结构并跟踪它们的运动。

在他们的论文中，研究人员证明他们定制设计的蛋白质可以快速结合并激活DFHBI 

“它在细菌，酵母和哺乳动物细胞中发挥作用，”Dou说，“绿色荧光蛋白的一半大小应该对研究人员非常有用。”

贝克说，这种方法将允许研究人员探索“一组有效的骨架结构，其形状可以定制以结合感兴趣的分子。”

“同样重要的是，”他补充道，“它极大地促进了我们对蛋白质折叠和结合决定因素的理解，超越了我们从描述现有蛋白质结构中学到的东西。”

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