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北京光明报网3号台（记者景浩天）随着演员们在剧场中的形成，在导演的指导下进行分散或分散，需要科学或有机体中蛋白质的“组合”非常精确。西湖大学生命科学学院曹龙兴实验室与西湖大学医学院谢明启实验室合作取得前沿突破。研究小组从头开始设计了一种可以通过口服小分子药物精确控制的蛋白质多聚系统。这是“远程控制中断器”，它允许蛋白质“结合在一起”和“分解”，这是迈向“程序化”愿景的重要一步。相关成果近日在线发表在国际期刊《Science》上。在生命的微观世界中，蛋白质往往需要像士兵或信使一样排成“队伍”来执行重要任务。曹龙兴说：“如果我们能够控制这个过程，我们就拥有了干预生命过程的‘开关’，比如精确开启治疗基因或阻断病毒入侵。然而，人为“引导”蛋白质的动态组装一直是一个重大挑战。很少有蛋白质能够对指令做出反应，而现有的人工系统往往受到毒性问题的限制，例如性别、快速代谢或单态性。“即使人工智能在预测蛋白质静态结构方面取得了进展，但很难理解小分子如何动态‘指导’蛋白质团队的形成。”面对这个问题，研究团队选择了一条创新之路。这个想法是设计一种蛋白质自然界中不存在的、可以通过安全小分子“远程控制”的裂缝。作为蛋白质设计者，研究团队将研究方向从静态结合转变为动态控制，响应外部信号。我们正在致力于创造精确控制各种复杂生命活动的“蛋白质开关”。他们开发了一套新的蛋白质设计工具，利用学校的超级计算组进行大规模计算设计，花了三年的时间进行实验和优化，虽然实验条件很难初步建立，但单金刚烷胺分子诱导蛋白质三聚体，但效果较弱。当他们开始设计一种让两种金刚烷胺协同工作的系统时，实验发生了转变。在众多候选蛋白中，dAIT17蛋白脱颖而出，因为它在添加药物后可以稳定地聚集成三聚体，并且其晶体结构与设计模型高度一致。经过进一步优化得到的dAIT17灵敏度高，即使在没有药物的情况下也能保持完全“分散”的状态，能够间歇性地精确控制蛋白质的“聚集和分散”。此后，团队进一步对该系统进行了拆解和修改，成功创建了AMA10“异二聚体工具”和更复杂的“异三聚体系统”。这意味着研究人员可以精确控制两种或三种不同的蛋白质来“组队”，并仅在必要时一起工作，例如领导不同音乐家的合奏。 “该研究正进入细胞和动物验证的关键阶段，以确保该系统在体内同样有效。实验结果令人兴奋。在细胞中，新系统可以通过激活基因开关、定位特定蛋白质来激活，在小鼠实验中，静脉注射该系统后单独口服金刚烷胺，并携带质粒报告基因成功激活小鼠肝脏中报告基因的表达。谢明奇说：“这预示着未来基因治疗的新可能性。患者只需接受携带治疗基因的载体的注射，而这种载体只有在金刚烷胺存在的情况下才会被激活。如果需要的话，可以通过口服金刚烷胺片来精确开始治疗。如果想停止治疗，就立即停止治疗。”这个结果是基础研究的有力工具。它不仅提供了新的工具，还展示了在基因治疗和智能细胞治疗等领域的广泛应用前景。让我们想象一下，未来，这样的“遥控器”可以用来指挥蛋白质纳米机器精确导航血管，清除危险的斑块。”曹龙兴说。