AI 设计的蛋白质解除膜转运蛋白以击败耐药细菌

快速阅读: 据《基因工程和生物技术新闻》最新报道，人工智能设计的蛋白质可治疗多种疾病，如蛇咬伤和癌症。莫纳什大学团队利用AI生成能抑制大肠杆菌生长的蛋白，研究发表于《自然通讯》。

由人工智能（AI）设计的蛋白质正被考虑用于治疗从蛇咬伤到癌症等各种疾病。本周发表在《自然通讯》上的一篇论文描述了来自莫纳什大学及其他机构的科学家如何利用人工智能生成一种生物蛋白，该蛋白能够杀死如大肠杆菌等耐药菌。这篇论文的标题是“使用全新设计的蛋白质抑制致病性大肠杆菌摄取血红素的过程”。

这项研究由瑞斯·格林特博士和加文·诺特博士共同领导，他们都是新设立的AI蛋白质设计项目的科学总监，该项目在莫纳什大学生物医学发现研究所和墨尔本大学Bio21研究所设有研究节点。他们指出，在他们的研究中使用的AI蛋白质设计平台借鉴了大卫·贝克博士的工作，他是诺贝尔奖得主，华盛顿大学蛋白质设计研究所教授兼主任。此外，该平台还利用了免费的蛋白质设计工具以及一些自主研发方案来生成药物候选物。

博士生丹尼尔·福克斯表示：“开源工具使得‘设计蛋白质以结合特定靶点或配体，作为抑制剂、激动剂或拮抗剂，或者工程化酶以提高活性和稳定性’成为可能。”他补充道，“实现蛋白质设计的民主化，让全世界都能利用这些工具非常重要。”

根据论文内容，科学家们结合了“结构建模、冷冻电镜、X射线晶体学、突变实验和表型分析”，研究了致病性大肠杆菌和志贺氏菌属（Shigella spp.）产生外膜转运蛋白ChuA的过程机制。这种蛋白结合血红蛋白，提取其血红素辅因子，并将其导入细胞。然后他们利用人工智能设计出能阻止血红蛋白与ChuA结合并抑制大肠杆菌生长的结合分子。他们表示设计出了几种能够在低纳摩尔浓度下抑制大肠杆菌生长的结合分子。

研究人员写道：“这项工作展示了全新设计的蛋白质在通过阻断必需营养物质的吸收来抑制细菌病原体生长方面的实用性。”“此外，它也展示了基于人工智能的蛋白质设计在创建能够调节膜转运蛋白功能的结合分子方面的实用性，所采用的工作流程可以应用于其他生物中的膜蛋白。”

根据论文内容，科学家们结合了“结构建模、冷冻电镜、X射线晶体学、突变实验和表型分析”，研究了致病性大肠杆菌和志贺氏菌属（Shigella spp.）产生外膜转运蛋白ChuA的过程机制。这种蛋白结合血红蛋白，提取其血红素辅因子，并将其导入细胞。然后他们利用人工智能设计出能阻止血红蛋白与ChuA结合并抑制大肠杆菌生长的结合分子。他们表示设计出了几种能够在低纳摩尔浓度下抑制大肠杆菌生长的结合分子。

此外，研究人员写道：“对全新设计的ChuA结合分子的功能及生化分析明确证明，它们是血红蛋白中血红素提取的高亲和力抑制剂。”他们还确认了设计结合分子的晶体结构与实验结果相符。

莫纳什生物医学发现研究所主任约翰·卡罗尔在评论这项研究时表示，这表明了新AI蛋白质设计项目的价值。他说：“它使澳大利亚在这个新兴的新型治疗方法和研究工具设计领域紧随前沿。”此外，“这也是对两位杰出年轻科学家创业精神的证明，他们夜以继日地从零开始搭建了这一能力。”

(以上内容均由Ai生成)