蛋白质能否仅根据其形状结合

蛋白质通过复杂的化学相互作用组合相互结合。如果某些蛋白质由于它们的形状而结合，这是一个更简单的过程怎么?为了回答这个问题，研究人员使用美国最快的超级计算机 Summit 来模拟锁匙交互。在这些相互作用中，结合在一起的蛋白质中的分子必须在化学上精确地“匹配”。该团队测试了科学家知道彼此结合的 46 对蛋白质。接下来，该团队在 Summit 上模拟了这些蛋白质对的组装。在测试的 46 对中，有 6 对基于互补形状组装超过 50% 的时间。

影响

结果可能在生物学研究中有许多应用。例如，该方法可以筛选用于疾病治疗的药物，或为科学家提供有关如何使用蛋白质作为构建模块来设计新生物材料的信息。该团队计划研究额外的蛋白质，这些蛋白质也可以根据形状结合——或者形成更高阶的组件。最终，该团队想知道蛋白质形状如何进化以形成分层蛋白质结构的局限性。

概括

为了使蛋白质成功地相互结合，其中一个充当配体，一种连接到目标蛋白质的分子，其中一个充当受体，即接收配体的分子。这个过程涉及复杂的化学相互作用，其中分子共享键并在结合时改变它们的构型。研究人员想看看他们是否可以仅根据形状来预测这种结合，而忽略蛋白质之间的相互作用。从包含 6,000 多个蛋白质对的数据库中，该团队测试了 46 对已知相互结合的蛋白质，并在橡树岭领导计算设施的 200 petaflop 超级计算机 Summit 上模拟了它们的组装。

该团队捕获了六对仅根据形状结合的蛋白质对，其中一对结合的时间超过 94%。该团队计划研究更多的蛋白质，这些蛋白质也可以根据形状结合——或者形成更高阶的结构。未来，该团队想知道蛋白质形状如何进化以形成分层蛋白质结构的局限性。该团队希望他们最终能够预测蛋白质簇或蛋白质结晶结构中蛋白质-蛋白质界面的结合。

资金

这项研究使用了能源部科学用户设施办公室橡树岭领导计算设施的资源。此处描述的结果基于美国陆军研究实验室和美国陆军研究办公室支持的工作。

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