西湖大学：首次实现跨膜孔卵白的准确从新设计

 
 
西湖大学：首次实现跨膜孔卵白的准确从新设计  
 

两层ɑ螺旋同心环构成的跨膜孔卵白布局示意图

8月26日，《自然》在线颁发西湖大学生命科学学院研究员卢培龙课题组与华盛顿大学David Baker等课题组相助的人工设计跨膜卵白质的最新研究：《跨膜孔卵白的计较机帮助设计》。该研究活着界上首次实现了跨膜孔卵白的准确从新设计。 华盛顿大学博士徐纯福和卢培龙为该文的配合第一作者， 卢培龙研究员、华盛顿大学传授William A. Catterall和David Baker为该文的配合通讯作者。另外，大阪大学、剑桥大学的多位研究人员也在该项研究中作出重要孝敬。

在本项研究中，卢培龙尝试室与相助团队一起，乐成设计了由两层ɑ螺旋同心环构成的2种跨膜孔卵白，别离可以选择性通透差异分子尺寸以及带电性质的溶质。

首先，研究人员通过对ɑ螺旋布局举办参数化设计，设计了由12个螺旋和16个螺旋构成的水溶性形式的孔卵白。个中，12螺旋的孔卵白（六聚体）孔径约为3.3 ? ，16螺旋的孔卵白（八聚体）孔径约为10 ?。通过对设计孔卵白举办重组表达、纯化、判断与布局验证， 研究人员证明所设计的孔卵白性质很是不变（好比布局较之天然卵白，具备对高温更好的耐受性），并具有与计较设计模子相一致的三维布局。

在此基本上，研究人员设计了相应的跨膜孔卵白。电生理尝试表白，12螺旋跨膜通道卵白可以通透离子，而且具有对钾离子的选择性；换句话说，这种卵白可以特异性选择通透某一种离子。在脂质体尝试中，16螺旋跨膜纳米孔卵白可以通透分子量约为1000道尔顿的荧光分子，而12螺旋通道卵白则不能；即该种孔卵白作为“筛子”，也对分子的空间巨细有所要求，当分子满意这个“孔”的“巨细”，就可以穿透；这也与两种孔卵白各自的孔径相符。最后，研究人员理会了16螺旋跨膜纳米孔卵白的冷冻电镜布局，与设计模子很是一致，证明白所开拓的从新设计要领的精确性。

这项研究是世界上第一次实现对跨膜孔卵白质的准确从新设计，有助于人们更好地领略物质跨膜转运，即细胞在新陈代谢等生命勾当进程中举办正常物质互换的根基道理，为人工设计具有重要成果的跨膜卵白质奠基了坚硬的基本。

这也为人工卵白质后续大概的应用打开了大门，有望为纳米孔基因测序、分子检测等生物技能提供新的检测手段。譬喻：人工设计具有非凡通道布局的纳米孔卵白，可应用于纳米孔测序技能，提高DNA纳米孔测序技能的精度；人工设计全新配体门控的通道卵白，将能推进基于通道卵白的分子检测技能等。相当于我们可以在一间房子里设计差异的“窗户”，实现差异的成果。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2646-5

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