北大蛋白质功能设计研究获新进展——“嫁接”关键氨基酸残基实现蛋白质结合功

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据中国医药报北京讯 记者刘云涛报道 北京大学理论生物学中心/化学与分子工程学院来鲁华教授领导的课题组在功能蛋白质设计方面取得可喜进展，其研究成果发表于近日出版的《美国科学院院刊》（《PNAS》）上。
蛋白质在生命活动中占有非常重要的地位，几乎所有的生命活动都需要蛋白质的参与。在功能各异的蛋白质履行生命功能的过程中，它们不断地与其他分子（如蛋白质、核酸、小分子等）发生相互作用。相互作用的两个蛋白质，就有如“锁”和“钥匙”的关系。钥匙有各种各样的形状，但是只要它们的关键部分“齿纹”一样，就能够具备同样的功能——打开同一把锁。来鲁华教授领导的课题组研究的目的，就是将一个蛋白质行使功能的关键“齿纹”（氨基酸残基），复制（“嫁接”）到另一个结构完全不同的蛋白质上，使后者具有打开同一把“锁”的功能（和同一个蛋白质结合）。
两种蛋白质结合时，往往会有少数几个非常关键的残基，对结合起到主要作用。基于这种情况，该课题组发展了一种“蛋白质关键残基嫁接”的方法，用于将一个蛋白质的关键功能性残基“嫁接”到另一个不同结构的蛋白质上，并将这种方法应用到了实际体系的研究中，并获成功。例如，促红细胞生成素（EPO）通过和它的受体（EPOR）相互作用，促进红细胞的分化和成熟。而将EPO上的关键功能性残基“嫁接”到一个结构完全不同的PH结构域蛋白（结构域是一种存在于多种信号转导蛋白和细胞骨架蛋白中的大约由120个氨基酸组成的功能性区域）上后，PH蛋白便具有了和EPOR结合的功能，而这种功能在自然界中是不存在的。研究人员解释说，这种方法有可能得到广泛应用，实现蛋白质功能的自由设计。