Nature：史無前例的突破！讓蛋白像DNA那樣精確配對形成雙螺旋結構

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如今，在一項新的研究中，來自美國由華盛頓大學醫學院的研究人員在實驗室中蛋白經設計後能夠精確地配對和結合在一起，就像DNA分子相互配對形成雙螺旋一樣。這種技術能夠設計蛋白納米機器以便潛在地協助診斷和治療疾病，允許對細胞進行更加精確的操控並讓它們執行各種其他任務。相關研究結果於2018年12月19日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Programmable design of orthogonal protein heterodimers」。論文通訊作者為華盛頓大學醫學院生物化學教授David Baker博士。

蛋白經設計後能夠像DNA分子那樣精確配對形成雙螺旋結構，圖片來自Institute for Protein Design。

論文第一作者、華盛頓大學生物化學研究生Zibo Chen說，「對任何一台能夠工作的機器來說，它的零組件必須精確地結合在一起。這種技術使得人們能夠設計蛋白，並讓它們嚴格按照人們的要求結合在一起。」

在過去，對設計生物分子納米機器感興趣的科學家們經常使用DNA作為主要成分。這是因為DNA鏈結合在一起形成氫鍵從而產生DNA雙螺旋結構，但前提是它們的序列是互補的。

在這項新的研究中，這些研究人員設計出新的蛋白設計演算法，產生互補的蛋白，而且這些互補的蛋白利用相同的DNA化學語言彼此間配對在一起。

在這項新的研究中，這些研究人員使用了Baker實驗室開發的一種稱為Rosetta的電腦程式。該程式利用了以下事實：氨基酸鏈將呈現的形狀由該鏈中的氨基酸和該鏈浸入的流體之間的吸引力和排斥力驅動。通過計算讓這些力保持最佳平衡的形狀，氨基酸鏈達到它的最低的總能量水準，因此這種程式能夠預測給定的氨基酸鏈可能呈現的形狀。

Chen說，「這是史無前例的突破。我們在做的工作就是設計這些氫鍵網路，這樣每對互補的蛋白具有獨特的互補序列。它們僅有一種方法結合在一起，它們並不與其他的蛋白髮生交叉反應。」

參考資料：

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