设计的蛋白质可在两种结构间切换，有望在智能药物递送、环境传感等方面大显身手

科技日报记者 刘霞

美国华盛顿大学研究团队受晶体管启发，设计出了可在两种不同的完整结构之间切换的蛋白质，这些蛋白质有望在智能药物递送系统、环境传感等领域大显身手。相关论文发表于最新出版的《科学》杂志。

铰链结构的多样性和构型变化。
图片来源：《科学》网站

研究人员将深度学习和基于物理的算法相结合，设计出了具有两种不同完整结构的定制蛋白质，确定了其结构，并测量了其运动方式。通过分析蛋白质的动力学和热力学性质，研究人员还可微调分子的运动。

此前，科学家只能制造出含有一种稳定构型的蛋白质。研究团队指出，创造在两种形状之间切换的蛋白质需要一种新的多态设计方法。多态设计方法曾帮助科学家研制出了能发生极小形状变化的蛋白质、能根据金属离子的存在改变形状的肽，以及能折叠成不同形状的类似序列。

在最新研究中，借助罗塞塔双态设计和人工智能工具，研究人员开发出一种铰链样蛋白质。这种“铰链蛋白”在没有配体时形成一种设计结构，在配体存在时形成第二种设计结构。

这种铰链蛋白类似于晶体管，就像晶体管对电信号的流动作出反应并实施控制，这些蛋白质也可通过改变形状，在分子水平上控制生物之间的相互作用。例如，在一种状态下，蛋白质可能无活性或具有某种功能；而在另一种状态中，它可能具有不同功能。这种在状态之间切换的能力使蛋白质能对周围的生物或化学环境作出动态响应。

这些蛋白质还能以可预测方式移动，将作为未来生物技术的关键组成部分，开辟一系列非凡的应用领域。