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12月23日，中央廣播電視總臺發(fā)布2022年度國內(nèi)、國際十大科技新聞。其中，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉海燕、陳泉團隊建立蛋白質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計新方法的研究成果入選國內(nèi)十大科技新聞第三條。

圖1.中國科大蛋白質(zhì)設(shè)計研究成果入選中央廣播電視總臺2022年度國內(nèi)十大科技新聞。

蛋白質(zhì)是執(zhí)行生命功能的最主要生物大分子，其三維空間結(jié)構(gòu)對功能具有重要意義。目前，能夠形成穩(wěn)定三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，幾乎全部是天然蛋白質(zhì)，其氨基酸序列是長期自然進化形成。在天然蛋白結(jié)構(gòu)功能不能滿足工業(yè)或醫(yī)療應(yīng)用需求時，想要得到特定的功能蛋白，就需要對其結(jié)構(gòu)和序列進行設(shè)計。

傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)設(shè)計方法使用天然結(jié)構(gòu)片段作為構(gòu)建模塊來拼接產(chǎn)生新結(jié)構(gòu)，這種方法顯著限制了人工設(shè)計蛋白的結(jié)構(gòu)多樣性和可變性。2022年2月10日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉海燕、陳泉團隊在Nature發(fā)表研究論文，建立數(shù)據(jù)驅(qū)動模型實現(xiàn)自動搜索蛋白質(zhì)主鏈結(jié)構(gòu)空間，產(chǎn)生高可設(shè)計性骨架，從而突破只能用天然片段來拼接產(chǎn)生新主鏈結(jié)構(gòu)的限制，顯著擴展從頭設(shè)計蛋白的結(jié)構(gòu)多樣性。論文報道了9種從頭設(shè)計的蛋白質(zhì)分子的高分辨晶體結(jié)構(gòu)，均與設(shè)計預(yù)期一致，其中4種蛋白質(zhì)具有不同于已知天然蛋白的新穎結(jié)構(gòu)(圖2)。

圖2.從頭設(shè)計蛋白的高分辨晶體結(jié)構(gòu)（天藍色）與設(shè)計模型（綠色）比較。

該成果在蛋白質(zhì)設(shè)計這一前沿科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了關(guān)鍵核心技術(shù)的原始創(chuàng)新，為工業(yè)酶、生物材料、生物醫(yī)藥蛋白等功能蛋白的設(shè)計奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2022年度國內(nèi)、國際十大科技新聞發(fā)布：

論文鏈接：

（生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、無膜細胞器與細胞動力學(xué)教育部重點實驗室、科研部）