给蛋白质加工借把金属工具

　　

生物通报道：来自麻省理工、威斯康星大学和Dupont的研究人员发现一种通常用于改良不锈钢和其他金属合金产品性能的工具竟然能用于一种非金属物质——蛋白质。这些发现公布在9月30日的Physical Review Letters上。

研究人员能够像加工金属和其他非有机物质一样来加工蛋白质，从而改造出具有优良特性的新物质，例如在高温下存活的能力。但是完成这项工作通常都需要筛选重排氨基酸的方式，因此非常耗时、耗力且要求精通计算机。

通过使用一种原本用于合金设计的计算机技术——cluster expansion(簇集展开)，麻省理工的研究人员和来自其他研究机构的同事能够以比传统技术快10000万倍的速度搜索可能的氨基酸构象。而且，这项研究的发现可用于许多领域，如医药和生物技术。

研究人员评论说，Cluster expansion将设计物分解成了人们能够利用大脑和计算机解决的有意义的片段。为了证明cluster expansion处理蛋白质这种复杂物质的能力，研究组将注意力集中在了蛋白质的稳定性上。高稳定性的蛋白质折叠成紧实的三维结构，而稳定性差的蛋白质则往往松散瓦解。因为蛋白质的稳定性与它的折叠的三维状态的能量有关，因此研究人员通过计算出能量来预测出特定的氨基酸序列是否会采用一种健壮的结构。

Cluster expansion将一个氨基酸序列分解成小的、由两三个氨基酸构成的亚簇（subclusters）。接着，他们确定了每个亚簇中所有可能的氨基酸序列的有效的能量状态。知道了每个亚簇的能量，它们就能够快速地给整个序列以能量。

当研究组将这种方法用于两种已知的蛋白上时，他们发现计算出的氨基酸序列能量与用一种已有的技术算出的能量相同。不同的是，传统技术需要超过三分钟去计算每个能量，而cluster expansion则只需要花费仅一微秒。（生物通记者杨淑娟）