我国科学家成功研制可精准调控的蛋白质体系

来源：科技日报

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1月7日，记者从西湖大学获悉，该校生命科学学院曹龙兴实验室与医学院解明岐实验室展开合作，成功设计出一系列能够操控蛋白质“组团”行为的“遥控器”——一种可被小分子药物精准调控的蛋白质多聚化系统。这意味着，科研人员可以像按下“开关”那样，精确控制蛋白质的“聚”与“散”。

2024年，曹龙兴团队跳出静态蛋白质设计的传统框架，开启了对蛋白质进行动态调控的研发新方向。“我们希望用各种方法让蛋白质‘动起来’，让它能对光、离子、小分子等外界刺激做出‘响应’，从而设计出具有动态响应能力的蛋白质‘开关’。”曹龙兴表示。

在自然界中，能被小分子调控聚散状态的天然蛋白质种类极少。而传统人工改造的蛋白质“组团”系统，则存在着形态有限、小分子毒性大或代谢快等缺陷。

研究团队首先筛选出安全无毒、结构对称的口服抗病毒药物金刚烷胺作为调控信号分子。随后，他们开发出全新的蛋白质设计工具包，并借助西湖大学超算集群完成了大规模计算设计。

经过反复优化，研究团队成功研发出“双金刚烷胺诱导三聚体”蛋白dAIT17，其结构与设计模型高度吻合，在药物诱导下可形成稳定三聚体。在此基础上，团队进一步优化得到更灵敏的蛋白质dAIT17s，并创新开发出异源二聚体系统和异源三聚体——也就是让两个或三个不同的蛋白质“组队”，实现对不同类型蛋白质的精准组团调控。

在细胞与动物实验中，这些金刚烷胺响应多聚体系统表现出优异的调控性能：不仅能搭建“基因开关”，实现目标基因的精准激活与沉默；还可调控蛋白质在细胞内的定位，甚至诱导蛋白质凝集体形成。在小鼠实验中，研究人员通过静脉注射携带相关系统的质粒，口服金刚烷胺即可激活肝脏中的报告基因，验证了该系统在体内的安全性与有效性。

“目前，能真正在小鼠体内工作、符合临床与安全标准的‘基因开关’，其实非常少。”解明岐表示，这款新型“基因开关”安全、可控、便捷，发展前景可期。

据介绍，未来，这项研究成果有望为基因治疗、智能细胞疗法、肿瘤精准干预、可编程疫苗和合成生物系统等应用领域，提供更安全、更灵活的蛋白质新工具，推动生命科学迈向“编程生命”的新时代。（科技日报记者 刘园园）（西湖大学供图）