北大蛋白質(zhì)功能設(shè)計研究獲新進(jìn)展

    北京大學(xué)理論生物學(xué)中心/化學(xué)與分子工程學(xué)院來魯華教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組在功能蛋白質(zhì)設(shè)計方面取得可喜進(jìn)展，其研究成果發(fā)表于近日出版的《美國科學(xué)院院刊》（《PNAS》）上。

    蛋白質(zhì)在生命活動中占有非常重要的地位，幾乎所有的生命活動都需要蛋白質(zhì)的參與。在功能各異的蛋白質(zhì)履行生命功能的過程中，它們不斷地與其他分子（如蛋白質(zhì)、核酸、小分子等）發(fā)生相互作用。相互作用的兩個蛋白質(zhì)，就有如“鎖”和“鑰匙”的關(guān)系。鑰匙有各種各樣的形狀，但是只要它們的關(guān)鍵部分“齒紋”一樣，就能夠具備同樣的功能——打開同一把鎖。來魯華教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組研究的目的，就是將一個蛋白質(zhì)行使功能的關(guān)鍵“齒紋”（氨基酸殘基），復(fù)制（“嫁接”）到另一個結(jié)構(gòu)完全不同的蛋白質(zhì)上，使后者具有打開同一把“鎖”的功能（和同一個蛋白質(zhì)結(jié)合）。

    兩種蛋白質(zhì)結(jié)合時，往往會有少數(shù)幾個非常關(guān)鍵的殘基，對結(jié)合起到主要作用。基于這種情況，該課題組發(fā)展了一種“蛋白質(zhì)關(guān)鍵殘基嫁接”的方法，用于將一個蛋白質(zhì)的關(guān)鍵功能性殘基“嫁接”到另一個不同結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)上，并將這種方法應(yīng)用到了實際體系的研究中，并獲成功。例如，促紅細(xì)胞生成素（EPO）通過和它的受體（EPOR）相互作用，促進(jìn)紅細(xì)胞的分化和成熟。而將EPO上的關(guān)鍵功能性殘基“嫁接”到一個結(jié)構(gòu)完全不同的PH結(jié)構(gòu)域蛋白（結(jié)構(gòu)域是一種存在于多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和細(xì)胞骨架蛋白中的大約由120個氨基酸組成的功能性區(qū)域）上后，PH蛋白便具有了和EPOR結(jié)合的功能，而這種功能在自然界中是不存在的。研究人員解釋說，這種方法有可能得到廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)蛋白質(zhì)功能的自由設(shè)計。