PNAS：推動生物醫學變革的研究成果
日期：2015-11-26 08:50:14
最近，加拿大滑鐵盧大學的研究人員，發現了一種新的方法來制備設計蛋白，有可能使未來的生物技術和個性化醫學領域發生變革。這一研究結果發表在本月《PNAS》雜志。
在一系列的實驗中，Elizabeth Meiering教授與印度和美國的同事合作，制備了一種蛋白質，可經受多種生理和環境條件——試圖制備超穩定、高功能性蛋白質的科學家所面臨的一個挑戰性問題。延伸閱讀：中國科大在蛋白質設計領域取得進展。
蛋白質藥物可以被設計為，表現得像抗體并尋找特定的細胞。這種個性化的藥物只在附著于需要它們的地方，從而大大減少了癌癥和關節炎治療的副作用。例如，重磅炸彈藥物赫賽汀（Herceptin），目前用于治療幾種形式的乳腺癌，可靶定癌細胞表面上的HER2生長受體位點，并標記細胞，因此人體的免疫系統可以摧毀它們。
然而，設計一種能經受多種條件的蛋白質，是具有挑戰性的，而且可能是有風險的。蛋白質依靠其獨特的結構來執行它們的功能，這種結構的一個小變化，都可能導致過敏反應，甚至是一種致命的級聯免疫學反應。
Meiering教授說：“設計一個部分正確的蛋白質是不夠的——蛋白質的穩定性和功能性以及藥物作用，都需要它的完全正確。大多數天然蛋白質不是很穩定，化學家們發現，很難設計穩定的蛋白質。我們的工作是‘研究人員能夠設計和理解蛋白質’的一個真正轉變。”
傳統上，蛋白質設計者都專注于結構或功能，因為與每個屬性獨立地發揮作用，是具有挑戰性的。
Meiering教授和她的同事們，利用生物信息學來，采用來自大自然的信息，將結構和功能引入設計過程。然后，他們分析了他們制備的蛋白質，并測量了折疊、功能性蛋白質去折疊和分解所用的時間。
Meiering教授說：“一個蛋白可以盡力地不穩定，但仍然非常緩慢地去折疊，這意味著它在很長一段時間仍然是折疊的和功能性的。”
使用生物物理和計算分析相結合，該團隊發現，可以通過這個蛋白質鏈回環到其折疊結構的程度，成功模擬這種動力學穩定性。因為它們穩定性的方式也是定量的，因此，當它不再需要時，蛋白質的穩定性可以調整到自然地分解。
這種不同的思維方式，將使研究人員能夠繼續向前，為具有挑戰性的應用（如生物傳感器和個性化療法），設計具有精確可控的穩定性的蛋白質。
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