浙大团队利用人工智能为膜蛋白造“装甲”
浙江大学17日发布消息称，其科研团队以《De novo Design of GPCR Exoframe Modulators(GPCR外骨骼蛋白的从头设计)》为题，在《自然》期刊发表重要成果，利用人工智能设计出可精准调控G蛋白偶联受体(下称“GPCR”)功能的人工跨膜蛋白，为膜蛋白功能重构开辟全新路径。
人体内有800多种不同的GPCR，其是细胞信号转导系统的核心组成部分，可视为人体的“信号接收器”，调控着感觉、情绪、心血管、代谢等关键生命过程。目前，全球超过30%的上市药物以其为靶点，但传统药物设计对基因突变导致的结构性功能障碍往往疗效有限。
浙江大学医学院副院长张岩与计算机学院博士生导师章敏的团队提出“外骨骼式”受体调控新思路。团队设计的人工跨膜蛋白(下称“GEM”)作用于GPCR跨膜框架，使其经典意义上“七次跨膜螺旋”，扩展为九次甚至十三次，从而调控GPCR受体的信号输出方式及其相应功能。
“GEM就像‘紧箍咒’，它不是受体的一部分，却套在关键位置限制或引导其动作方式。”张岩解释道，当受体因突变失灵或失控时，GEM可帮助其恢复正常功能，“这将为长期缺乏有效干预手段的GPCR功能障碍疾病，比如帕金森样疾病，提供新的治疗思路”。
团队成员使用VR绘制蛋白骨架。（浙江大学供图）
张岩表示，如果没有人工智能技术，如今的科研成果几乎是无法实现的。
“GEM通常由60个到80个氨基酸组成，每个位置又有20种可能性，组合数量达天文数字。而人工智能帮助我们将候选分子从天文数字缩小到几百个，使实验筛选成为可能。”张岩说。
章敏介绍，基于人工智能，团队不仅设计出了让受体“关机”“开机”或产生偏向性信号的模块，还实现了蛋白的可编程性，“未来或许可以像设计电路一样，将这些模块拼装成生物‘逻辑门’，精准地对细胞信号进行重新编程”。（曹丹）
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