原始论文采用 CC BY 4.0 许可(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
想象所有可能的蛋白质构成的宇宙,就像一座庞大而无限的图书馆。目前,地球上的生命只阅读了这座图书馆中极小极小的一部分书籍。科学家们一直在思索:那些“好”书——即能够折叠成有用且稳定结构的蛋白质——是深藏于书架深处的稀有孤本,还是实际上很常见,只要随机翻阅书页就能轻易找到?
为了回答这个问题,研究人员决定停止猜测,开始阅读。他们编写并测试了一百万条自然界从未见过的全新随机“故事”(蛋白质序列)。他们在活细胞内利用一种巧妙的超高速成像系统(FRET 生物传感器),观察这些随机蛋白质的行为。
以下是他们在这座充满随机创意的图书馆中发现的情况:
- 混乱:许多随机蛋白质就像一团无法自行打结的乱麻(无序链),或者聚集成黏糊糊、有害的团块,使细胞不堪重负(聚集体)。
- 惊喜:然而,他们也发现数量惊人的“良性”蛋白质。这些蛋白质既不杂乱也不黏连;它们整齐地折叠成紧凑的球状结构,看起来与自然界中观察到的蛋白质非常相似。关键的是,细胞的“安保人员”(分子伴侣)甚至没有注意到它们,也没有试图修复它们,因为它们表现得如此规整。
这就像将一百万把随机抓取的乐高积木抛向空中。你可能会预期它们落地时会是一团混乱。相反,研究人员发现,其中有相当数量的积木自动落成了完美且稳定的城堡形状,无需任何大师级建造者的干预。
最后,该团队教会了一台计算机(机器学习)识别使这些随机蛋白质良好折叠的模式。一旦计算机从这些随机实验中学习了规则,它就能成功预测自然界中蛋白质的结构。
核心结论:
这项研究表明,“类生物”结构并非罕见、神奇的偶然产物。它们实际上相当普遍且易于获取,即使是在随机序列的海洋中也是如此。这为科学家提供了一张新地图,使他们能够设计全新的蛋白质,不仅复制进化已经完成的工作,还能探索物理上可能实现的广阔未charted领域。
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