浙江大學(xué)17日發(fā)布消息稱(chēng)，其科研團(tuán)隊(duì)以《De novo Design of GPCR Exoframe Modulators(GPCR外骨骼蛋白的從頭設(shè)計(jì))》為題，在《自然》期刊發(fā)表重要成果，利用人工智能設(shè)計(jì)出可精準(zhǔn)調(diào)控G蛋白偶聯(lián)受體(下稱(chēng)“GPCR”)功能的人工跨膜蛋白，為膜蛋白功能重構(gòu)開(kāi)辟全新路徑。

人體內(nèi)有800多種不同的GPCR，其是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的核心組成部分，可視為人體的“信號(hào)接收器”，調(diào)控著感覺(jué)、情緒、心血管、代謝等關(guān)鍵生命過(guò)程。目前，全球超過(guò)30%的上市藥物以其為靶點(diǎn)，但傳統(tǒng)藥物設(shè)計(jì)對(duì)基因突變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性功能障礙往往療效有限。

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)張巖與計(jì)算機(jī)學(xué)院博士生導(dǎo)師章敏的團(tuán)隊(duì)提出“外骨骼式”受體調(diào)控新思路。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的人工跨膜蛋白(下稱(chēng)“GEM”)作用于GPCR跨膜框架，使其經(jīng)典意義上“七次跨膜螺旋”，擴(kuò)展為九次甚至十三次，從而調(diào)控GPCR受體的信號(hào)輸出方式及其相應(yīng)功能。

“GEM就像‘緊箍咒’，它不是受體的一部分，卻套在關(guān)鍵位置限制或引導(dǎo)其動(dòng)作方式。”張巖解釋道，當(dāng)受體因突變失靈或失控時(shí)，GEM可幫助其恢復(fù)正常功能，“這將為長(zhǎng)期缺乏有效干預(yù)手段的GPCR功能障礙疾病，比如帕金森樣疾病，提供新的治療思路”。

團(tuán)隊(duì)成員使用VR繪制蛋白骨架。（浙江大學(xué)供圖）

張巖表示，如果沒(méi)有人工智能技術(shù)，如今的科研成果幾乎是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

“GEM通常由60個(gè)到80個(gè)氨基酸組成，每個(gè)位置又有20種可能性，組合數(shù)量達(dá)天文數(shù)字。而人工智能幫助我們將候選分子從天文數(shù)字縮小到幾百個(gè)，使實(shí)驗(yàn)篩選成為可能?！睆垘r說(shuō)。

章敏介紹，基于人工智能，團(tuán)隊(duì)不僅設(shè)計(jì)出了讓受體“關(guān)機(jī)”“開(kāi)機(jī)”或產(chǎn)生偏向性信號(hào)的模塊，還實(shí)現(xiàn)了蛋白的可編程性，“未來(lái)或許可以像設(shè)計(jì)電路一樣，將這些模塊拼裝成生物‘邏輯門(mén)’，精準(zhǔn)地對(duì)細(xì)胞信號(hào)進(jìn)行重新編程”。（曹丹）