<acronym id="aaqe6"><small id="aaqe6"></small></acronym>
<rt id="aaqe6"><center id="aaqe6"></center></rt><acronym id="aaqe6"></acronym> <rt id="aaqe6"><small id="aaqe6"></small></rt>
<acronym id="aaqe6"><center id="aaqe6"></center></acronym>
<sup id="aaqe6"><center id="aaqe6"></center></sup>
當前位置:首頁>資訊 >熱點>西湖大學32歲青年科學家聯合多國學者,實現跨膜孔蛋白精確從頭設計

西湖大學32歲青年科學家聯合多國學者,實現跨膜孔蛋白精確從頭設計

2020-08-27 來源:中國企業網責任編輯:中國企業 瀏覽數:1028 中國企業網_中國企業全球門戶網站

核心提示:一支中美聯合研究團隊,在全球首次完成了跨膜孔蛋白的精確從頭設計,這些具有不同孔徑的跨膜孔蛋白,可以選擇性通透不同分子尺寸或帶電性質的溶質。這一研究成果,有助于人們更好地理解物質跨膜轉運的基本原理,也為

 一支中美聯合研究團隊,在全球首次完成了跨膜孔蛋白的精確從頭設計,這些具有不同孔徑的跨膜孔蛋白,可以選擇性通透不同分子尺寸或帶電性質的溶質。這一研究成果,有助于人們更好地理解物質跨膜轉運的基本原理,也為人工設計具有重要功能的跨膜蛋白質奠定了堅實的基礎。

“我們可以通過設計一些全新的蛋白,來獲得全新的功能,甚至超越自然界中現存的蛋白質。就相當于人類創造的飛機、飛船等工具,比鳥飛的更高、更快。” 西湖大學生命科學學院研究員盧培龍告訴 DeepTech。他是這項研究的主要參與者之一。

相關論文于 8 月 26 日發表在頂級學術期刊《自然》雜志(Nature)上。其中,華盛頓大學徐純福博士和盧培龍是共同第一作者, 盧培龍、華盛頓大學威廉 · 卡特羅爾(William A. Catterall)教授和大衛 · 貝克教授(David Baker)為該文的共同通訊作者。值得一提的是,大衛 · 貝克是人工設計蛋白領域當之無愧的 “大神”、領軍人物。此外,大阪大學、劍橋大學的多位研究人員也在該項研究中作出重要貢獻。

(來源:Nature

人工創造新型蛋白質

蛋白質,是一切生命的物質基礎,它無處不在,參與細胞生命活動的每一個進程,幫助消化食物、收縮肌肉、激發神經元、為免疫系統提供能量......

大自然僅僅使用 20 種氨基酸便合成了各種各樣的蛋白質,為生命體提供了不斷適應自然變化的能力,蛋白質具有怎樣的生物功能取決于它的結構和化學組分。

如果人類可以自由設計蛋白質,為它們賦予各種各樣的功能,未來世界會怎樣呢?

人工設計的、具有全新結構和全新功能的蛋白質,將會廣泛應用于生物醫藥和生物技術領域并產生深遠影響。大衛·貝克認為,通過設計新型蛋白質可以解決人類面臨的諸多挑戰,比如制造一種通用流感疫苗,一次注射,終生預防;將氨基酸的種類由 20 種擴大到數千種,設計新的疾病治療方案;制造先進的藥物運輸載體,精準定位體內目標;設計可在體內進行計算的智能療法;以及受生物材料啟發,設計新型蛋白質材料等。

科學家受鳥類啟發揭示了空氣動力學的原理,然后工程師利用這些原理設計了定制的飛行器。以同樣的方式,科學家們希望基于蛋白質折疊的基本原理,通過技術革命來設計新型蛋白質。

在此次研究中,盧培龍在跨膜孔蛋白 / 通道蛋白方向取得了突破性成果。作為物質跨膜轉運的通道,跨膜孔蛋白 / 通道蛋白在細胞程序性死亡、神經信號傳遞等復雜的生理活動中起到了至關重要的作用,是很多重大人類疾病的藥物作用靶點,也作為蛋白質工具被廣泛應用于生物技術與研究。

盧培龍表示,“它是一個結構上均一的跨膜納米孔元件,可以將其作為一種新型的蛋白質材料,應用在生物技術和生物醫藥領域。”

比如,可以將離子通道蛋白用在小分子傳感器上,其中一個目標是針對代謝產物、毒素等特定類型的小分子,設計小分子門控的離子通道,在有小分子存在的情況下,可以特異性選擇打開離子通道,產生一定的電信號,得以感知。

全球首次:跨膜孔蛋白的精確從頭設計

蛋白質設計是合成生物學領域的核心技術和新興的前沿學科,通過編排蛋白質的氨基酸序列,使其能夠自發折疊形成所需要的三維結構,并具有一定的功能。

蛋白質從頭設計是指完全基于生物物理與生物化學原理,不依賴現有的天然蛋白質結構,從頭搭建、設計具有全新結構和全新功能的蛋白質,可以探索整個蛋白質序列折疊空間。

“長期以來,貝克教授的實驗室一直從事蛋白質設計研究,但在我加入之前,他們還沒有做過有關膜蛋白設計的研究。”

進入實驗室后,盧培龍開始做一些關于膜蛋白的結構的設計,但當時只停留在結構上的精確設計,設計的蛋白質還不具有功能性。

在此基礎上,他希望為這些蛋白賦予一定的功能。“最簡單的一個功能是,在膜蛋白設計一個特殊的孔道,比如利用大小不一的孔道篩選不同的溶質,溶質如果超過孔道的大小,就無法通過,反之則可以。”

此外,他們不僅可以設計出不同大小的孔道,還可以設計出不同化學性質的孔道,從而對多種溶質分子進行選擇性轉運或通透;其中包括一種跨膜離子通道蛋白,可以特異性地選擇通透鉀離子。

圖 |  兩位共同一作,西湖大學研究員盧培龍(左),華盛頓大學博士后徐純福(右)

在此次最新的研究成果中,合作團隊首次完成了跨膜孔蛋白的精確從頭設計。他們通過對 ɑ 螺旋結構進行參數化設計,設計了由 12 個螺旋和 16 個螺旋組成的水溶性形式的孔蛋白。其中,12 螺旋的孔蛋白(六聚體)孔徑約為 3.3 Å ,16 螺旋的孔蛋白(八聚體)孔徑約為 10 Å。通過對設計孔蛋白進行重組表達、純化、鑒定與結構驗證,證明所設計的孔蛋白性質非常穩定,并具有與計算設計模型相一致的三維結構。在此基礎上,他們設計了相應的跨膜孔蛋白。

圖 | 兩層 ɑ 螺旋同心環組成的跨膜孔蛋白結構示意圖

電生理實驗表明,12 螺旋跨膜通道蛋白可以通透離子,并且具有對鉀離子的選擇性。在脂質體實驗中,16 螺旋跨膜納米孔蛋白可以通透分子量約為 1000 道爾頓的熒光分子,而 12 螺旋通道蛋白則不能;這也與兩種孔蛋白各自的孔徑相符。團隊進一步解析了 16 螺旋跨膜納米孔蛋白的冷凍電鏡結構,與設計模型非常一致,證明了所開發的從頭設計方法的準確性。

對此,盧培龍表示,該項成果為后續各種可能的應用打開了大門。比如,人工設計具有特殊通道結構的納米孔蛋白,應用于納米孔測序技術,提高 DNA 納米孔測序技術的精度;人工設計全新配體門控的通道蛋白,推進基于通道蛋白的分子檢測技術等。

“希望更多人參與進來”

盧培龍出生于河北吳橋,本科畢業于中國科學技術大學生命學院,博士期間在清華大學師從施一公教授,2014 年獲得博士學位后,到美國華盛頓大學大衛 · 貝克實驗室進行博士后工作,2019 年 7 月底回國,全職加入西湖大學任研究員,并組建獨立實驗室,進行膜蛋白的從頭設計研究。

“近期發表的這篇文章,是在美國貝克實驗室的科研工作的延續,其中也有很重要的一部分成果是我在加入西湖大學后完成的,包括一部分蛋白質設計、生化鑒定與結構解析等內容。西湖大學的科研環境和學術氛圍是一流的,同事、學生和科研平臺都非常棒。” 盧培龍說。

一直以來,盧培龍都在從事合成生物學、生物物理學、生物化學與計算生物學多學科交叉研究。在清華大學讀博期間,盧培龍的主要工作是從事膜蛋白結構解析和功能研究;在博士后階段,他開始進行蛋白質的從頭設計研究。

2019 年,盧培龍憑借其在蛋白質設計領域取得的一系列成果,入選《麻省理工科技評論》“35 歲以下科技創新 35 人” 2019年中國榜單。

兩年前,他通過模擬蛋白質極性殘基在膜環境內部的相互作用,實現了世界上首次跨膜蛋白三維結構的精確設計,從而證明計算機設計的蛋白質序列可以在膜環境中自發折疊形成與設計模型一致的穩定三維結構。

但是,由于跨膜孔蛋白 / 通道蛋白具有更大的比表面積和相對低密度的分子內相互作用,從頭設計跨膜孔蛋白仍然十分困難,而且在設計跨膜孔蛋白結構基礎之上,如何進一步實現選擇性離子轉運和小分子通透的功能,在當時也面臨著巨大挑戰。

此次研究正是盧培龍近年在蛋白質從頭設計領域的重要成果。經過五年的科研攻關,合作團隊最終在世界上首次完成了跨膜孔蛋白的精確從頭設計。“我們希望可以設計出各種各樣的膜蛋白,比如納米孔、離子通道、細胞表面的受體和膜上的小分子受體;設計一些重要疾病相關膜蛋白靶標的結合蛋白或者拮抗蛋白,從而作為可能的藥物分子調控相關蛋白質的功能;以及開發新型的蛋白質設計方法。”

盡管取得了突出的成果,但盧培龍也表示,這一領域還存在很多有待解決的問題,相關計算和設計方法也還有待發展。

盧培龍希望,未來會有更多的人從事有關蛋白質設計的研究工作,產生一些重量級的科研成果,造福于人類。

“當前,蛋白質設計依然是一個新興的研究領域,投身在這一領域的人還不是很多;國內外技術差距也并不大,我們需要有更多的人關注并進入這一領域,共同推動蛋白質設計研究的整體發展。”

如今,回國后的盧培龍幾乎把個人時間全部給了實驗室,他和他的團隊仍將致力于蛋白質相關設計這一多學科交叉領域的研究,在功能性膜蛋白質設計、重大疾病相關膜蛋白質的拮抗蛋白質設計和新型蛋白質工具設計等方向上持續攻堅克難。這些研究將會極大地推動蛋白質設計領域的發展,為人類提供前所未有的新型方法和工具應用于生物醫學研究,并在生物技術和生物醫藥領域有著廣闊的科研轉化前景。

“既然選擇了科研,就必須投入大量的時間和精力。在閑暇之余,也只是陪陪家人,打打籃球,鍛煉一下身體。” 盧培龍說。
打賞
分享到:
0相關評論
閱讀上文 >> 索尼發布帶魚屏新機Xperia 8 Lite,只要1900元
閱讀下文 >> 最小微型機器人來了!細如發絲,可游走于人體探索大腦信號

大家喜歡看的

  • 品牌
  • 資訊
  • 展會
  • 視頻
  • 圖片
  • 供應
  • 求購
  • 商城

版權與免責聲明:

凡注明稿件來源的內容均為轉載稿或由企業用戶注冊發布,本網轉載出于傳遞更多信息的目的;如轉載稿涉及版權問題,請作者聯系我們,同時對于用戶評論等信息,本網并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性;


本文地址:http://www.magurohd.com/news/show-1027.html

轉載本站原創文章請注明來源:中國企業網_中國企業全球門戶網站

微信“掃一掃”
即可分享此文章

友情鏈接

?2021 中國企業網 All Rights Reserved???地址:中國南京??

服務熱線:15195620050 ICP備案號: 蘇ICP備19056034號-1

91国产情侣啪啪自拍-亚洲青春草原在线播放国产av在免费线观看-色情av2018偷拍-制服诱惑图片-国产主播免费大秀-美女大黄国产身材好_美女大黄老司机网站_美女大黄裸体免费费视,ipz338 中文字幕,午夜伦理伦理午夜电影在线观看+迅雷下载,手机观看国产宾馆偷拍电影 ed2k国产制服磁力链接| 韩国关怀兵| 麻豆传媒国外网址在线| 麻豆传传媒映画电影全集| 日本 雪女 电影| 91国新人PANLV各种场景| 闺蜜女同性恋闺蜜接吻为图是美| 影音先锋中文字幕啦| 中文字幕美国喜剧电影| 萌白酱sm在线观看| 国产小青蛙第四部在线视频| 同一地址二维码是一样| 澳门午夜视频在线观看| 日本免费中文字幕网站| 番茄家园国产剧情| 国产剧情私人订制系列1| 大胆国产裸体人体模特| 丝袜系列国产最新 下载地址| 国产视频偷拍在线利| 国产网红顾泽宇大学生| 国产三级真人直播| 国产sm自拍资源迅雷下载迅雷下载迅雷下载地址| 韩国服装学| 果冻传媒精选麻豆一区| 麻豆传媒冷艳刺青| 欧美videosgatsdo怀孕| 日本澳| 91新人DR哥在线观看| 想找个重庆的女同性恋| 中文字幕篮球教学| 动漫中文字幕免费高清观看电影| 富二代精品国产迅雷下载| 伊人香蕉国产色和尚在线视频| 99热在线视频这里只精品国产| 久久精品热在伊人75| 正在播放极品国产主播| swag 麻豆国产台湾剧情| 国产另类午夜福利小视频| 国产情侣迅雷磁力下载 下载| 国产美女丝袜无内| 国产偷拍白富美迅雷下载| http://www.wwwpj86869.com http://www.wwwny684.com http://www.0055me.com http://www.cchkjc.com http://www.wwwtc5222.com http://www.wwwmge9570.com