新的计算工具可根据结构预测蛋白质中的关键功能位点

现在，一项利用蛋白质结构预测控制蛋白质功能和动力学的内部联系的新技术可供科学家使用。该工具由宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发，可能对蛋白质工程和药物设计有用。

宾夕法尼亚州立大学医学院药理学教授Nikolay Dokholyan和博士后学者Jian Jian创建了一种名为Ohm的算法，该算法可以预测蛋白质的变构位点。在这些位置，由于外部刺激(包括其他蛋白质，小分子，水或离子)，蛋白质对中继其结构和功能的某些变化特别敏感。蛋白质变构位点及其之间的信号传导调节许多生物学过程。

根据Dokholyan的说法，欧姆预测蛋白质中变构位点的能力可能有助于开发针对某些疾病状态的靶向治疗剂。他说，市场上许多药物，例如G蛋白偶联受体(GPCR)药物，可能会引起意想不到的副作用，因为它们靶向的蛋白质结构与其预期靶标相似。

Dokholyan说：“旨在针对目标蛋白质特定变构位点的药物有望避免由针对相似蛋白质的药物引起的副作用。” “欧姆对于寻求鉴定蛋白质的变构位点的生物医学研究人员可能有用，这些蛋白质在某些疾病的生物过程中起关键作用。”

蛋白质在人体内执行基本功能，并使用人类 DNA内含的遗传密码构建。每个蛋白质都是使用20种不同氨基酸的序列构建的。

Wang和Dokholyan假设，构成氨基酸的原子之间相互作用产生的物理力将使它们能够预测蛋白质的变构途径和位点。欧姆设计用于说明原子之间的相互作用，并确定蛋白质中的密度区域，以预测蛋白质中的变构途径和位点。

Dokholyan说：“在晶体结构中，原子均匀间隔开，能量以均匀的方式流过它。” “蛋白质的结构是异质的，因此能量将在原子更密集地堆积在一起的区域中流过。欧姆确定了原子密度的区域和途径，从而可以预测蛋白质中的变构位点。”

他们通过输入20种具有已知变构位点的蛋白质的遗传数据来测试程序的功能，以查看程序是否可以准确预测相同的斑点。发表在《自然通讯》上的分析结果表明，欧姆确定了许多与以前的方法和实验相同的变构位点。

宾夕法尼亚州立癌症研究所的成员Dokholyan说，欧姆可以分析任何蛋白质中的变构路径，研究人员可以通过其实验室网站上的服务器访问该工具。

Wang说：“全世界的研究人员可以使用Ohm预测其感兴趣的蛋白质的变构位点和途径。” “该工具对于未来的变构药物开发至关重要，该变构药物寻求通过特定靶向减少不良副作用。”

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