最近，美國范德堡大學(xué)通過(guò)改進(jìn)目前的蛋白質(zhì)設計軟件，設計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)紀錄。研究人員指出，他們開(kāi)發(fā)的新方法可以設計自然界沒(méi)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(chēng)為FLR，其三維結構中有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。新設計的蛋白質(zhì)氨基酸數達到了242個(gè)，而此前的最大紀錄是106個(gè)。

    過(guò)去10多年來(lái)，研究人員按照相關(guān)的物理化學(xué)規則，利用蛋白質(zhì)模型軟件找出合適的氨基酸序列，折疊成穩定的形狀來(lái)設計出許多自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)。但現有軟件可生成上百萬(wàn)個(gè)候選版本，把每種氨基酸放在各個(gè)位置上測試其穩定性需要占用大量機時(shí)，而且隨著(zhù)蛋白質(zhì)長(cháng)度增加，所需時(shí)間會(huì )急劇增長(cháng)。

    范德堡大學(xué)化學(xué)副教授詹斯·梅勒領(lǐng)導的研究團隊對現有的蛋白質(zhì)工程平臺ROSETTA加以改進(jìn)，在設計過(guò)程中加上了對稱(chēng)性。他們使用范德堡先進(jìn)計算機研究教育中心的超級計算機，花了連續10天時(shí)間，進(jìn)行了400個(gè)處理過(guò)程來(lái)找到最穩定的結構。

    該研究也為一項有爭議性的蛋白質(zhì)進(jìn)化理論——基因復制與聚合假說(shuō)提供了新支持。該理論認為，小蛋白質(zhì)的優(yōu)勢是能迅速進(jìn)化以適應變化的環(huán)境，而大蛋白質(zhì)能執行更復雜的功能。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(huì )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(guò)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)工程師們人工合成了針對HIV病毒的蛋白疫苗，并經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗證明這是一種很有潛力的治療策略，而新方法有助于這項研究的進(jìn)一步擴展。