科学家设计出具有全新几何结构的蛋白质
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科学家设计出具有全新几何结构的蛋白质添加时间:2020-08-31

本期文章:《科学》:Volume 369 Issue 6507

美国加州大学旧金山分校Tanja Kortemme、Xingjie Pan等研究人员合作通过计算设计,实现蛋白质几何结构的空间拓展。相关论文于2020年8月28日发表在《科学》杂志上。

研究人员提出了一种计算设计方法,即“环-螺旋-环单位组合采样(LUCS)”,它能够模仿自然的能力来创造具有相同整体折叠但几何形状可精确调整的蛋白质家族。通过对环-螺旋-环元素进行近乎穷尽的采样,LUCS产生了高度多样化的几何形状,不仅涵盖了自然界发现的几何形状,而且还超越了已知的结构空间。

 

生物物理特征表明,在包含两种不同结构拓扑的45种经过测试的LUCS设计中,有17种(占38%)折叠良好,其中16种具有设计的非天然几何形状。四个通过实验解析的结构与设计紧密匹配。LUCS大大扩展了可设计的结构空间,并为设计具有可调整几何形状的蛋白质提供了新的范例,即针对新功能进行定制。

 

据悉,天然存在的蛋白质会改变结构元素的精确几何形状,从而产生功能最佳的独特形状。

 

附:英文原文

Title: Expanding the space of protein geometries by computational design of de novo fold families

Author: Xingjie Pan, Michael C. Thompson, Yang Zhang, Lin Liu, James S. Fraser, Mark J. S. Kelly, Tanja Kortemme

Issue&Volume: 2020/08/28

Abstract: Naturally occurring proteins vary the precise geometries of structural elements to create distinct shapes optimal for function. We present a computational design method, loop-helix-loop unit combinatorial sampling (LUCS), that mimics nature’s ability to create families of proteins with the same overall fold but precisely tunable geometries. Through near-exhaustive sampling of loop-helix-loop elements, LUCS generates highly diverse geometries encompassing those found in nature but also surpassing known structure space. Biophysical characterization showed that 17 (38%) of 45 tested LUCS designs encompassing two different structural topologies were well folded, including 16 with designed non-native geometries. Four experimentally solved structures closely matched the designs. LUCS greatly expands the designable structure space and offers a new paradigm for designing proteins with tunable geometries that may be customizable for novel functions.

DOI: 10.1126/science.abc0881

Source: https://science.sciencemag.org/content/369/6507/1132

期刊信息

Science:《科学》,创刊于1880年。隶属于美国科学促进会,最新IF:41.037

官方网址:https://www.sciencemag.org/