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韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院生物科學(xué)系聯(lián)合美國(guó)華盛頓大學(xué)西雅圖分校蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所，依托人工智能（AI）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的“從頭設(shè)計(jì)”，創(chuàng)建出可特異性識(shí)別目標(biāo)化合物的人造蛋白質(zhì)。相關(guān)成果刊載于新一期《自然·通訊》雜志。

從頭開始設(shè)計(jì)出能識(shí)別其他化合物的新蛋白質(zhì)，一直是蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)，因?yàn)樗枰谠铀缴线M(jìn)行精確計(jì)算和建模。為攻克這一難題，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)構(gòu)建出能深度模擬“蛋白-配體”相互作用的AI模型。

以此為核心，團(tuán)隊(duì)“量體裁衣”，為代謝物與小分子藥物等6類化合物設(shè)計(jì)出專屬結(jié)合蛋白，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)確證其功能。此外，他們以新型皮質(zhì)醇結(jié)合蛋白為基底，構(gòu)筑化學(xué)誘導(dǎo)二聚化系統(tǒng)，開發(fā)出高靈敏度的皮質(zhì)醇生物傳感器。值得一提的是，該人工蛋白能精準(zhǔn)“鎖定”應(yīng)激激素皮質(zhì)醇，并以此為樞紐轉(zhuǎn)化為生物傳感器件。此舉標(biāo)志著蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)已從理論分子藍(lán)圖，穩(wěn)步跨越至可量化、可應(yīng)用的傳感技術(shù)，一舉攻克了小分子精準(zhǔn)識(shí)別的長(zhǎng)期難題。

團(tuán)隊(duì)表示，有別于傳統(tǒng)依賴天然蛋白篩選或局部改造的路徑，最新研究結(jié)合AI計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)功能的“按需定制”，具有重要意義。此項(xiàng)突破將在疾病診斷、新藥研發(fā)與環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域大顯身手。未來，該技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)血液生物標(biāo)志物的痕量檢測(cè)，助力疾病早篩；也可通過定向設(shè)計(jì)靶向分子識(shí)別蛋白，為精準(zhǔn)醫(yī)療開辟新徑。同時(shí)，定制化生物傳感器將走出實(shí)驗(yàn)室，賦能環(huán)境治理，如實(shí)時(shí)追蹤空氣與水質(zhì)中的微量污染物等，守護(hù)生態(tài)健康。