一组研究人员开发了一种创新方法来设计复杂的全α蛋白，其特征是血红蛋白中所见的不均匀排列的α螺旋。利用他们的新颖方法，该团队成功创建了五种独特的全α蛋白质结构，每种结构都以其复杂的α 螺旋排列而著称。这种能力在设计功能性蛋白质方面具有巨大的潜力。
该研究已于2024年1月4日发表在《自然结构与分子生物学》杂志上 。
蛋白质根据其氨基酸序列折叠成独特的三维结构，然后决定其功能。尽管在蛋白质从头设计方面取得了重大进展，但仍缺乏设计复杂的全α蛋白质(其中α螺旋在三维结构内非平行排列)的能力。“人工设计的蛋白质大多显示出简单的结构，但大自然向我们展示了复杂的‘设计’，”国立自然科学研究所 (NINS) 生命和生命系统探索研究中心 (ExCELLS) 的 Nobuyasu Koga 教授说。这一差距促使团队寻找一种方法来设计如此复杂的全α蛋白。
该团队首先检查了蛋白质数据库 (PDB) 中的结构，并鉴定了 18 个典型的螺旋-环-螺旋基序。然后他们证明，通过结合这些已识别的典型基序和规范的 α 螺旋，可以通过计算生成从简单到复杂的各种全 α 蛋白三级结构。“令人惊讶的是，通过简单地组合天然存在的蛋白质的典型或规范成分就可以生成如此多样化的全 α 蛋白质结构，”前博士 Koya Sakuma 博士说。SOKENDAI(高等研究大学)的学生。
该团队从计算生成的结构中选择了五种独特的全α蛋白，每种蛋白都有五个或六个α螺旋，并以其复杂的空间排列而著称。然后，他们对能够折叠成选定的五种全α蛋白质结构的氨基酸序列进行了从头设计。
实验结果是显着的(见图)。RIKEN 高级研究员 Naohiro Kobayashi 博士表示：“结构确定过程中出现的结构呈现出复杂的形状，与计算设计的结构完美匹配。”
通过这种开发的方法，现在可以制造具有复杂形状的全α蛋白。蛋白质的功能本质上取决于它们的三维结构。如果我们能够设计具有复杂形状的蛋白质，就增加了在其中构建功能位点的潜力。这项突破性研究将为创造新的功能性蛋白质铺平道路，这将有助于医疗保健和生命科学。
研究团队包括SOKENDAI(现为名古屋大学)的Koya Sakuma、RIKEN的Naohiro Kobayashi、大阪大学蛋白质研究所(IPR)的Toshihiko Sugiki(现为北里大学)、RIKEN的Toshio Nagashima、IPR的Toshimichi Fujiwara、大阪大学、千叶大学的 Kano Suzuki、ExCELLS NINS(现奈良科学技术大学)的 Naoya Kobayashi、千叶大学的 Takeshi Murata、分子科学研究所 (IMS) NINS 的 Takahiro Kosugi、ExCELLS NINS 的 Rie Tatsumi-Koga (现为大阪大学 IPR)，来自 IMS NINS、ExCELLS NINS、SOKENDAI 的 Nobuyasu Koga(现为大阪大学 IPR)。
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