具有三個或更多對稱性的獨特亞基構成的具有整體結構(但不是序列)的偽對稱異源寡聚體在生物學中起著關鍵作用,開發從頭設計此類蛋白質的系統方法將為控制細胞信號傳導和設計復雜的蛋白質材料提供新的途徑。但是,具有三個或更多具有幾乎相同結構的不同鏈的蛋白質異源低聚物的從頭設計是一個具有挑戰性且沒有解決的課題,這是因為需要準確的設計多個蛋白質-蛋白質界面進行設計。
有鑒于此,諾貝爾化學獎獲得者華盛頓大學David Baker教授等報道了一種分治算法(divide-and-conquer approach),將具有挑戰性的多個界面設計分解為一組易于處理的對稱單界面重新設計任務,然后將經過驗證的同源低聚物結構重組為假對稱的異源低聚物。
首先從頭設計了由9或24個串聯重復單元組成的環狀同源低聚物,通過重新設計亞基間界面,得到19個新同源低聚物,隨后對其進行結構重組,產生了24個新型異源低聚物,包括ABC異三聚體、A2B2異四聚體以及組裝具有高結構特異性的A3B3和A2B2C2雜六聚體。
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為每個體系設計的對稱均聚物和偽對稱雜聚物具有相同或幾乎相同的骨架,是構筑功能化的尺寸更大的對稱結構和偽對稱結構的理想構建塊。
參考文獻
Kibler, R.D., Lee, S., Kennedy, M.A. et al. Design of pseudosymmetric protein hetero-oligomers. Nat Commun 15, 10684 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-54913-8
https://www.nature.com/articles/s41467-024-54913-8