新型多肽分子有望助力完美聚合物設計

一項研究描述了一種用於虛擬篩選和創建新型基於多肽的分子的系統性高通量設計方法，這些分子形成規則的二級結構，可用於生物學或材料科學研究。該研究發表於《美國化學學會雜誌》。

規則的二級結構，如α螺旋和β摺疊，構成了蛋白質結構的基本支架。它們對於理解蛋白質摺疊和功能、輔助結構預測、藥物靶點識別以及研究疾病背後的分子機制至關重要。

亞當·莫耶博士開發的這種創新方法促成了數百種獨特的低能重複結構的發現。

這項研究由倫斯勒理工學院（RPI）的蓋塔諾·蒙泰利奧內博士共同牽頭，他是化學和化學生物學教授，還是星座捐贈講席教授；還有華盛頓大學醫學院蛋白質設計研究所（IPD）的生物化學教授、霍華德·休斯醫學研究所（HHMI）研究員兼所長的大衛·貝克博士。貝克最近因開發從頭蛋白質設計這一新興領域而被提名爲 2024 年諾貝爾化學獎的共同獲獎者。

“我們通過圓二色譜以及與計算光譜的比較，對 10 個新確定的二肽重複結構進行了表徵，”蒙泰利奧內說。計算光譜用於預測特定波長下光的吸收或發射，這有助於對聚合物的分子幾何結構進行表徵。觀察到這 10 種二肽重複聚合物具有預期的有序結構這一情況。

針對其中兩種聚合物開展的更詳細的核磁共振和 X 射線晶體學研究表明，它們和計算模型相契合。這一結果支持了其設計方法的有效性。該計算流程對於多種聚合物具有普遍適用性，爲材料設計中更廣泛的應用鋪平了道路。

“IPD 在開發用於設計對各類生物技術和材料科學應用有幫助的新型蛋白質和多肽的人工智能及其他計算方法這一方面處於世界領先地位，”蒙泰利奧內說。

“我們的合作提升了這些人工蛋白質的影響力。”

“它還爲 RPI 帶來前沿技術，助力我們在幾個相關科學研究項目中的努力，這些項目旨在創造出能調節癌症生物學和病毒感染過程中蛋白質 - 蛋白質相互作用網絡的新型生物分子。”

“這項研究爲設計具有一組所需特定屬性的新材料開闢了一條途徑，”RPI 科學學院院長 Curt Breneman 博士說。“這項工作也有助於我們不斷加深對如何模擬聚合物結構和穩定性的理解。”