SSRL验证抗流感蛋白质设计科技创新

2018-05-18

一个科学家小组从头开始设计蛋白质,对流感病毒的靶标具有高亲和力和高特异性,使用斯坦福同步辐射光源收集的X射线衍射数据验证两个最佳设计。 /

了解为什么蛋白质与某些特定分子相互作用,而不与其他环境中的无数其他分子相互作用是分子生物学的一个主要目标。现在,在一系列最近的论文中,研究人员描述了他们如何从头开始设计蛋白质,以便对流感病毒靶标具有高亲和力和高特异性,然后使用斯坦福同步辐射收集的X射线衍射数据验证了两种最佳设计Lightsource(SSRL)。

目前正在开发验证的蛋白质作为针对各种威胁健康的流感病毒的潜在疗法。如果成功,这将标志着第一个使用计算模型设计治疗应用蛋白质的例子,而不是从实验室观察其天然活性开始 - 这是一种在生物学和化学中从头开始的加工过程。

诺贝尔奖得主化学家莱纳斯鲍林在二十世纪四十年代曾提出,许多弱和非特异性相互作用(如氢键和静电相互作用)的组合是某些分子之间高度特异性亲和力的基础。

根据这种见解,华盛顿大学的David Baker领导的一个团队使用大规模并行计算技术,通过800多种天然蛋白质的多种配置进行虚拟筛选,寻找预计与靶标弱相互作用的一些配置,这种蛋白质能够使流感病毒附着并侵入人体呼吸道内的细胞。

计算机设计的蛋白质总共88个在实验室中生产,并且进一步的实验分离出其中两个与靶位点特异性结合的蛋白质。经过进一步优化后,这两种蛋白质显示出与流感病毒靶蛋白的西班牙和禽流感版本以非常高的亲和力结合。他们还阻止H1N1流感病毒在人类细胞培养物中的复制。更重要的是,SSRL研究表明,这两种设计蛋白与西班牙流感蛋白结合的结构细节与计算机设计的蛋白几乎没有区别,为计算方法提供了关键的原子级验证。

该团队还在理解天然功能位点的设计原则方面取得重大突破,同时开发了用于设计其相互作用的计算方法。

来源:SLAC国家加速器实验室的Lori Ann White

图片:Nikola Stojanovic / SSRL