人工智能设计出致密蛋白质外壳 -凯发k8国际首页登录

　　设计出致密蛋白质外壳。

　　4月20日，一项发表于《科学》的研究显示，可以设计出密度极高的蛋白质外壳，有朝一日能制造更有效的疫苗。

　　图片来源：shutterstock/sergei drozd

　　病毒的遗传物质位于蛋白质外壳中。在实验室里制造的类似外壳也被用于疫苗中，只不过它包裹的是在体内引发免疫反应的分子。

　　这些人造外壳的化学和生物特性取决于它们的结构。但无论结构中有多小的缺陷，都会降低其效率，导致不稳定，并在细胞内发生不可预测的反应。美国西雅图华盛顿大学的isaac lutz和同事想看看使用是否可以使这些外壳的设计和制造更加精确。

　　研究人员首先向提出了他们希望外壳具有的结构，比如尺寸和孔隙度。随后使用了强化学习。这与系统通过尝试不同的动作，然后接收、反馈并重试，来学习下棋等游戏的迭代过程相同。

　　在这里，的动作是将名为α螺旋的小蛋白质结构组合、折叠和缠绕成20面的外壳，然后检查得到的设计是否具有人们所需的结构。

　　在设计出数十万个外壳后，研究人员在实验室中创造了大约350个外壳。他们用电子显微镜对它们进行检查，发现制造的外壳比以往任何时候都致密。

　　lutz解释说，这是因为它开始于从非常小的构建件。研究人员以前使用更大的蛋白质结构，而这些构建件可以比它们更整齐地组合在一起。

　　这就像我们以前必须先购买蛋白质乐高积木一样，你能建造的东西受到它们如何组合在一起的限制。而现在我们可以说出想要建造什么，然后就设计并连接完成这一目标所需的确切的乐高积木。他说。

　　为了测试高密度如何影响外壳在活细胞中的使用，研究小组在外壳上镶嵌了不同的分子，并将其插入小鼠体内。

　　值得注意的是，在一项针对触发流感抗体产生的分子实验中，与目前正在临床试验的一些传统候选疫苗相比，设计的外壳导致免疫反应小幅增加，但在统计上却是显著的。

　　lutz表示，这是因为方法的精确性。每个分子都精准地处于需要其在外壳的位置，外壳的结构足够坚固，可以支撑其中许多分子。

　　这个团队能做到这一点令人震惊。英国纽卡斯尔大学的martin noble说，设计出折叠正确的单个蛋白质需要数十亿年，但将蛋白质折叠得如此完美，使其紧密结合并形成封闭结构，是另一种复杂程度。

　　密歇根大学的yang zhang表示，除了疫苗之外，设计的蛋白质外壳还可以用于基因治疗，将遗传物质放置于特制的外壳内，让患者的细胞不会对其产生不利反应。(来源：中国科学报 王方)

　　相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.adf6591

　　作者：isaac lutz 来源：《科学》