Science：“缝合”技术可制造出高效抗疾病蛋白

　　2016年5月12日讯 蛋白质是大自然的“机器”，其可以为机体的肌肉提供能量，催化反应来帮助我们从食物中提取能量，并且帮助机体抵御病毒和细菌感染；数十年来，科学家们寻找到了多种方法来设计新型蛋白以达到特殊的研究和治疗目的；如今刊登在Science上的一篇研究论文中，来自北卡罗来纳州大学医学院的研究人员设计了一种新方法，通过将已有的蛋白质进行“缝合”制造新型蛋白质。

　　这种名为SEWING的技术就可以帮助研究者来设计新型蛋白，用于进行人类疾病等多方面的研究，比如机体催化作用、生物传感器及治疗等方面。研究者Brian Kuhlman博士说道，如今我们就可以通过工程化合成的蛋白质来进行深入的研究，蛋白质的结构决定其功能，因此如果我们可以设计出具有新功能的蛋白质，那么就可以设计出新型的蛋白结构，而这项研究最关键的一步就是提供工具来制造自然界中此前并没有的蛋白质。

　　从传统角度来讲，科学家们利用计算机蛋白质设计技术就可以对自然界中已经存在的蛋白质进行重新制造，但近些年来，研究者们将目光转移到了开发具有新功能的新型蛋白质，而所有的设计计划都始于科学家们大脑中的特殊蛋白质结构蓝图，研究者Kuhlman认为，通过去除大脑中预订蓝图及相关进化线索的局限性，他们或许就可以轻松制造出功能性的蛋白质。

　　于是研究者就开发出了名为SEWING的技术，首先他们花费了大量时间来对当前已有的蛋白质进行分析研究，将这些蛋白“切割”成片段，就好象把布娃娃玩具“大卸八块”一样，随后研究者进行了一系列计算机测试来研究哪个片段适合放在哪个位置，在自然状态下这一步主要包括寻找蛋白质中具有类似功能的氨基酸序列；而研究者利用计算机技术就开始寻找具有结构类型的区域。

　　Tim M. Jacobs博士说道，利用本文中的新技术我们在电脑中绘制出了5万种“缝合”后的不同蛋白质，随后进行筛选纯化研究者得到了21种蛋白质，研究人员又利用X射线晶体学技术和核磁共振技术对这些蛋白的结构进行了分析，最终发现这些蛋白中包含了所有的结构改变。

　　Jacobs随后补充道，有些蛋白质表面上有凹槽，而该凹槽区域就是该蛋白质同其它蛋白质进行结合的关键区域；如果我们想去开发特殊蛋白可以作为生物传感器来对机体中的特殊代谢物进行检测，那么我们就需要这些凹槽类的结构，同样地，如果我们想去发掘这些蛋白质新的治疗特性，那么就需要将其同特殊蛋白进行吸附来研究。

　　当前研究人员利用SEWING技术成功制造出了可以一次结合多个其它蛋白的特殊蛋白质，这些蛋白质中有许多蛋白都扮演着多面手的角色，比如包括特殊的血红蛋白，其可以将肺部中四个拷贝的氧气运输到机体的其它组织中。