一项研究描述了一种系统的高通量设计方法，用于虚拟筛选和创建新的多肽分子，这些分子形成规则的二级结构，可用于生物或材料科学研究。这项研究发表在《美国化学学会杂志》上。

规则的二级结构，如 α 螺旋和 β 折叠，构成了蛋白质结构的基本框架。它们对于理解蛋白质折叠和功能、帮助进行结构预测、药物靶标识别以及研究疾病背后的分子机制至关重要。

该团队系统地探索了 130 种化学性质各异的非生物氨基酸的 20 多万种组合，扩大了多肽二级结构的多样性。这种由 Adam Moyer 博士开发的创新方法，导致发现了数百种独特的低能重复结构。

这项研究由伦斯勒理工学院 (RPI) 的 Gaetano Montelione 博士(化学和化学生物学教授兼 Constellation Endowed Chair)和 David Baker 博士(生物化学教授、HHMI 研究员、华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所 (IPD) 主任)共同领导。Baker 最近因开发了新兴的从头蛋白质设计领域而被提名为 2024 年诺贝尔化学奖的共同获得者。

Montelione 表示：“我们利用圆二色光谱法鉴定了 10 种新发现的二肽重复结构，并与计算光谱进行了比较。”计算光谱用于预测特定波长的光的吸收或发射，这有助于表征聚合物的分子几何形状。据观察，这 10 种二肽重复聚合物具有预期的有序结构。

对其中两种聚合物进行更详细的 NMR 和 X 射线晶体学研究表明，它们符合计算模型。这一结果支持了其设计方法的有效性。计算流程可推广到各种聚合物，为材料设计的更广泛应用铺平了道路。

Montelione 表示：“IPD 在开发人工智能和其他计算方法方面处于世界领先地位，这些方法用于设计可用于各种生物技术和材料科学应用的新型蛋白质和多肽。”

“我们的合作增加了这些人工蛋白质的影响力。它还为 RPI 带来了尖端技术，增强了我们在多个相关科学研究项目中的努力，这些研究项目旨在创造能够调节癌症生物学和病毒感染过程的蛋白质-蛋白质相互作用网络的新型生物分子。”

“这项研究为设计具有一组所需特定属性的新材料提供了一条途径，”RPI 科学学院院长 Curt Breneman 博士说道。“这项研究还有助于我们进一步了解如何模拟聚合物结构和稳定性。”

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