推荐一篇发布在Science上的文章，文章标题为“Design of intrinsically disordered region binding proteins”，文章的通讯作者是来自华盛顿大学的David Baker以及Kejia Wu。其中，David Baker主要从事蛋白质相关的研究。

蛋白质中的固有无序区域在生命系统中扮演重要角色。然而无序区域缺乏稳定构象，这使得设计靶向无序区域的结合蛋白成为一个相当大的挑战。已有的方法，如Rosetta设计方法以串联重复的肽单元为组合设计的基本单元，但它对肽单元具有较高的构象（聚脯氨酸构象）限制；无约束自由扩散方法（RFdiffusion）则直接以整条肽段为目标设计得到结合蛋白，但它可能偏好将目标序列折叠成PDB训练数据库中主导的α螺旋或β折叠构象，从而导致较差的兼容性。本文作者以小的氨基酸片段为组合设计的基本单元，通过创建能够识别多种肽构象的模板库，实现了对任意无序区域的结合蛋白设计。

作者认为，模板库应当尽可能以氢键和疏水堆叠“包裹”延展的肽构象，从而实现基于诱导拟合的结合策略。每个模板包含一个设计的结合蛋白和对应的肽骨架。建库过程分为如下几步：

首先为“支架生成”，设计以不同重复构象包裹肽的重复蛋白，这使得蛋白质上的每个重复单元与肽上的相应重复单元形成结合口袋。其次为“口袋特异化”，即在保证一些氢键互作的前提下微调口袋。最后为“口袋组装”，为打破重复单元的局限性、应对更通用的序列，作者将不同的口袋通过RFdiffusion组合，得到以不同顺序和几何形状排列的蛋白结构。在设计环节，首先在模板库中与目标序列相似的模板肽序列以及相应的模板蛋白，其次建模（“穿线”）并优化目标序列和模板蛋白，最终得到设计蛋白。

作者测试了该方法在18种合成肽上的表现（与建库-设计的过程基本对应）。首先设计靶向二肽重复序列（LK、RT等等）的支架，其次对口袋特异化，可得到对LK重复序列（n1）具有皮摩尔级别、对RT重复序列（n7）具有纳摩尔级别结合能力的蛋白。最后通过口袋组装，即组合LK（n1）、PV（n2）、YD（n3）以实现对pc26的结合蛋白设计。这一套流程也被应用于一些随机序列（pc28-pc46）的结合蛋白设计。

本文作者：ZF

责任编辑：MB

DOI：10.1126/science.adr8063

原文链接：https://doi.org/10.1126/science.adr8063