Nature：利用计算机分析揭示蛋白折叠规律

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DNA是在1953年被发现了，在那之前蛋白质早就被发现了。如今DNA的研究已经获得了许多突破性的进展，可是蛋白，还是处于“难啃”的领域。究其原因，蛋白质的结构太复杂了，组成的氨基酸就有20多种，并且最致命的是，蛋白行使功能时必须

      要正确折叠成一定的三级结构。在三维空间中，可能性是无限多的，所以生命科学研究中蛋白的研究是大家一提起就皱眉头，大叹“谋事在人，成事在天”的领域。

      在9月22日的Nature上发表了两篇有突破性意义的文章，文章中利用计算机分析同一保守区域在进化过程当中的规律找到蛋白形成高级结构的一些法则。之后在最新一期的Cell上也对这项科研成果以Preview形式进行了报道。

      Nature这两篇文章有着异曲同工之妙，两项研究工作都是针对一个相当保守的WW结构域进行的。WW结构域是一种高度保守的蛋白折叠形式，它含有三股β片层，这三层结构结合在一段富含脯氨酸多肽的基序上。过去人们对蛋白质的研究会采用突变的方法，可是往往一个氨基酸的突变就可能造成蛋白丧失功能。于是研究人员对含有WW结构域的蛋白家族成员进行了多序列比对，通过数据偶联分析（Statistical  Coupling  Analysis,  SCA）后找出蛋白质形成正确折叠的一些规律，之后通过一些算法编制成软件。通过随机突变产生一些序列，这些蛋白质序列都符合形成正确折叠的运算规则，但是在氨基酸序列上与已知蛋白相差很远。

      研究人员将随机产生的氨基酸序列，利用软件翻译成适合大肠杆菌表达的DNA序列，然后人工合成这些序列。利用大肠杆菌表达这些DNA的实验结果让研究人员欣喜若狂，重组后的蛋白具有生物学活性！同时，利用核磁共振方法对重组蛋白结构进行研究的结果显示，大肠杆菌表达的蛋白可以形成类似天然蛋白的WW结构域。研究人员表示下一步要做的是对大肠杆菌表达的蛋白进行活体实验，看重组后的蛋白能否在果蝇等存在组织结构的动物中正常行使功能。

      文章非常成功的将计算机预测模型方法与传统的物理化学方法相结合，利用这种模式我们可以创造出一些在自然界没有的蛋白，更重要的是它可以帮助我们更好的阐明蛋白质的序列、结构、稳定性和功能之间的关系

原始文献：

Janssen BJ, Huizinga EG, Raaijmakers HC, Roos A, Daha MR, Nilsson-Ekdahl K, Nilsson B, Gros P. Structures of complement component C3 provide insights into the function and evolution of immunity. Nature. 2005 Sep 22;437(7058):505-11.

Socolich M, Lockless SW, Russ WP, Lee H, Gardner KH, Ranganathan R. Evolutionary information for specifying a protein fold. Nature. 2005 Sep 22;437(7058):512-8.