对蛋白质结构的新见解可能会改变生物医学的未来

滑铁卢大学的研究人员发现了一种创造设计蛋白质的新方法，这种蛋白质有可能改变生物技术和个性化药物。在一系列实验中，Elizabeth Meiering教授与来自印度和美国的同事合作，创造了一种能够抵御各种生理和环境条件的蛋白质 - 这一问题一直困扰着寻求创造超稳定，高功能蛋白质的化学家。他们的研究结果将于本月在着名的同行评审期刊“国家科学院院刊”上发表。

可以将蛋白质药物设计成像抗体一样起作用并搜索特定细胞。这种个性化药物只能在需要的地方附着，大大减少癌症和关节炎治疗中的副作用。例如，目前用于治疗几种形式乳腺癌的重磅药物赫赛汀靶向癌细胞表面的HER2生长受体位点并标记细胞，因此身体的免疫系统可以摧毁它们。

然而，设计能够承受各种条件的蛋白质具有挑战性并且存在风险。蛋白质依靠其独特的结构来发挥其功能，对该结构的一个小改变可能导致过敏反应，甚至是致命的级联免疫反应。“设计一种蛋白质部分正确是不够的 - 它需要完全正确，以使蛋白质稳定和功能，并使药物起作用，”梅儿教授说。“大多数天然蛋白质不是很稳定，化学家发现很难设计稳定性。我们的工作代表了研究人员如何设计和理解蛋白质的真正转变。”

传统上，蛋白质设计师专注于结构或功能，因为与每个物业合作本身就具有挑战性。

Meiering教授及其同事通过利用生物信息学来利用自然信息，将结构和功能融入设计过程。然后他们分析了他们制作的东西，并测量了折叠的功能性蛋白质展开和分解所需的时间。“蛋白质可能在能量上不稳定，但仍然非常缓慢地展开 - 意味着它长时间保持折叠和功能，”生物工程和生物技术中心的成员梅儿教授说。

利用生物物理和计算分析的组合，该团队发现这种动力学稳定性可以根据蛋白质链在折叠结构中自身循环回自身的程度来成功建模。因为它们的稳定性方法也是定量的，所以可以调节蛋白质的稳定性，以便在不再需要时自然分解。

这种不同的思维方式将使研究人员能够继续设计具有精确控制稳定性的蛋白质，以应对生物传感器和个性化治疗等具有挑战性的应用。

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