最近，加拿大滑鐵盧大學(xué)的研究人員，發(fā)現(xiàn)了一種新的方法來制備設(shè)計蛋白，有可能使未來的生物技術(shù)和個性化醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)生變革。這一研究結(jié)果發(fā)表在本月《PNAS》雜志。

在一系列的實驗中，Elizabeth Meiering教授與印度和美國的同事合作，制備了一種蛋白質(zhì)，可經(jīng)受多種生理和環(huán)境條件——試圖制備超穩(wěn)定、高功能性蛋白質(zhì)的科學(xué)家所面臨的一個挑戰(zhàn)性問題。延伸閱讀：中國科大在蛋白質(zhì)設(shè)計領(lǐng)域取得進展。

蛋白質(zhì)藥物可以被設(shè)計為，表現(xiàn)得像抗體并尋找特定的細胞。這種個性化的藥物只在附著于需要它們的地方，從而大大減少了癌癥和關(guān)節(jié)炎治療的副作用。例如，重磅炸彈藥物赫賽汀（Herceptin），目前用于治療幾種形式的乳腺癌，可靶定癌細胞表面上的HER2生長受體位點，并標(biāo)記細胞，因此人體的免疫系統(tǒng)可以摧毀它們。

然而，設(shè)計一種能經(jīng)受多種條件的蛋白質(zhì)，是具有挑戰(zhàn)性的，而且可能是有風(fēng)險的。蛋白質(zhì)依靠其獨特的結(jié)構(gòu)來執(zhí)行它們的功能，這種結(jié)構(gòu)的一個小變化，都可能導(dǎo)致過敏反應(yīng)，甚至是一種致命的級聯(lián)免疫學(xué)反應(yīng)。

Meiering教授說：“設(shè)計一個部分正確的蛋白質(zhì)是不夠的——蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性和功能性以及藥物作用，都需要它的完全正確。大多數(shù)天然蛋白質(zhì)不是很穩(wěn)定，化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，很難設(shè)計穩(wěn)定的蛋白質(zhì)。我們的工作是‘研究人員能夠設(shè)計和理解蛋白質(zhì)’的一個真正轉(zhuǎn)變。”

傳統(tǒng)上，蛋白質(zhì)設(shè)計者都專注于結(jié)構(gòu)或功能，因為與每個屬性獨立地發(fā)揮作用，是具有挑戰(zhàn)性的。

Meiering教授和她的同事們，利用生物信息學(xué)來，采用來自大自然的信息，將結(jié)構(gòu)和功能引入設(shè)計過程。然后，他們分析了他們制備的蛋白質(zhì)，并測量了折疊、功能性蛋白質(zhì)去折疊和分解所用的時間。

Meiering教授說：“一個蛋白可以盡力地不穩(wěn)定，但仍然非常緩慢地去折疊，這意味著它在很長一段時間仍然是折疊的和功能性的。”

使用生物物理和計算分析相結(jié)合，該團隊發(fā)現(xiàn)，可以通過這個蛋白質(zhì)鏈回環(huán)到其折疊結(jié)構(gòu)的程度，成功模擬這種動力學(xué)穩(wěn)定性。因為它們穩(wěn)定性的方式也是定量的，因此，當(dāng)它不再需要時，蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性可以調(diào)整到自然地分解。

這種不同的思維方式，將使研究人員能夠繼續(xù)向前，為具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用（如生物傳感器和個性化療法），設(shè)計具有精確可控的穩(wěn)定性的蛋白質(zhì)。