流感病毒血凝素主干(灰色和黄色)与蛋白设计物(绿色)结合模型(by David Baker)

根据2011年5月13人发布在Science杂志上的一篇研究论文，计算生物学者们设计并制造出两个新的蛋白，它们能牢固地结合到流感病毒得以侵入细胞的一个关键性的蛋白。这些新蛋白是在世界各地20多万台个人计算机的帮助下而设计出来的。它们可能有朝一日适合作为有效的抗病毒治疗药物。长期而言，这种方法完全有可能成为应用于诊断和治疗领域的抗体技术的有力补充。

为了设计出能与一个标的物(如病原蛋白)相互作用的蛋白，研究人员可以从大量的蛋白结构文库中查询，以便找到几个与靶分子大致互补的蛋白，然后微调这些蛋白结构而使得它们与靶分子结合更牢固。或者，研究人员将病原体引入动物体内，强迫动物免疫系统对病原靶分子产生免疫反应，然后从产生的众多抗体当中筛选出合适的抗体。

前一种方法，研究人员可以控制设计出的蛋白在哪些位点以及怎样结合靶分子，但是这些蛋白很可能与靶分子结合不牢固。而后面一种更贴近自然的方法能产生对靶分子有高亲和力的抗体，但是研究人员很少能控制抗体-抗原结合的动力学。

然而随着靶分子的快速变异，如流感病毒的表面蛋白血凝素(hemagglutinin)，它的大部分区域都不断的突变和变化从而躲避宿主抗体的结合，即便之前能很好结合的抗体也很快变得无用。

为了解决这个难题，华盛顿大学的计算生物学者David Bake和他的同事将研究重点聚焦于血凝素中一个相当稳定的区域，而且该区域在很多流感病毒菌株中高度保守。已经证实，结合到这个保守区域的抗体能够阻止病毒外壳与宿主细胞膜融合而导致的感染。

将这种保守区域作为研究对象，研究人员不得不反过头来解决这个问题，首先搜寻这个区域中蛋白能够牢固结合的藏匿处(nooks and crannies)，然后再确定一串氨基酸序列，这些序列能契合进这些藏匿处，且能作为吊钩的形式发挥作用。

加州大学旧金山分校的计算生物学家Tanja Kortemme认为，这个设计方法非常别出心裁，为了解决问题，首先寻找能与靶分子相互作用的氨基酸侧链，然而去寻找一个能够展示这些侧链的分子骨架。

Baker说，成功率仍然太低了。然而，在能结合到血凝素上的两个设计的新蛋白中，通过比较其中一个新蛋白的晶体结构与据以设计出该蛋白的初始计算模型，Baker发现它们完全重合。这是从头蛋白设计(de novo protein design)方法的一个异常罕见的成功实例。尽管这个模型仍然需要改善，但是它能够成功地预测两个蛋白之间的相互作用。\\生命科学论坛\\ towersimper

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一个蛋白设计物与血凝素的结合物的X射线结构图(by David Baker)