最近，美國范德堡大學(xué)通過改進(jìn)目前的蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)并人工合成了迄今最大的蛋白質(zhì)，打破了華盛頓大學(xué)2003年合成的最大蛋白質(zhì)紀(jì)錄。研究人員指出，他們開發(fā)的新方法可以設(shè)計(jì)自然界沒有的而且更大的蛋白質(zhì)，比如更有效的抗體和其他有益蛋白。

    該蛋白質(zhì)稱為FLR，其三維結(jié)構(gòu)中有8個(gè)β鏈，并由8個(gè)α螺旋環(huán)繞，排列成像小桶一樣的六邊形。新設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)達(dá)到了242個(gè)，而此前的最大紀(jì)錄是106個(gè)。

    過去10多年來，研究人員按照相關(guān)的物理化學(xué)規(guī)則，利用蛋白質(zhì)模型軟件找出合適的氨基酸序列，折疊成穩(wěn)定的形狀來設(shè)計(jì)出許多自然界沒有的蛋白質(zhì)。但現(xiàn)有軟件可生成上百萬個(gè)候選版本，把每種氨基酸放在各個(gè)位置上測試其穩(wěn)定性需要占用大量機(jī)時(shí)，而且隨著蛋白質(zhì)長度增加，所需時(shí)間會急劇增長。

    范德堡大學(xué)化學(xué)副教授詹斯·梅勒領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)工程平臺ROSETTA加以改進(jìn)，在設(shè)計(jì)過程中加上了對稱性。他們使用范德堡先進(jìn)計(jì)算機(jī)研究教育中心的超級計(jì)算機(jī)，花了連續(xù)10天時(shí)間，進(jìn)行了400個(gè)處理過程來找到最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

    該研究也為一項(xiàng)有爭議性的蛋白質(zhì)進(jìn)化理論——基因復(fù)制與聚合假說提供了新支持。該理論認(rèn)為，小蛋白質(zhì)的優(yōu)勢是能迅速進(jìn)化以適應(yīng)變化的環(huán)境，而大蛋白質(zhì)能執(zhí)行更復(fù)雜的功能。大自然則整合了這兩種優(yōu)勢，選擇小蛋白質(zhì)與它們的副本相互作用形成更大的二聚體蛋白。一旦找到有用的二聚體，原始編碼基因就會聚合成新基因，直接產(chǎn)出這種二聚體。進(jìn)一步，二聚體基因再經(jīng)過自然選擇逐漸改良，變得更加有效或發(fā)展出新的功能。

    研究人員還指出，不久前蛋白質(zhì)工程師們?nèi)斯ず铣闪酸槍IV病毒的蛋白疫苗，并經(jīng)動物實(shí)驗(yàn)證明這是一種很有潛力的治療策略，而新方法有助于這項(xiàng)研究的進(jìn)一步擴(kuò)展。