现在，实验室已将蛋白质设计成拉链，其方式与DNA分子拉链形成双螺旋的方式大致相同。该技术的发展由华盛顿大学医学院的科学家领导，可以使蛋白质纳米机器的设计有助于诊断和治疗疾病，允许更精确的细胞工程和执行各种其他任务。
“对于任何机器来说，它的部件必须精确地结合在一起，”该论文的主要作者和生物化学的华盛顿大学研究生Zibo Chen说。“这项技术使您可以设计蛋白质，使它们完全按照您的要求聚集在一起。”
该研究由华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所进行，由华盛顿大学医学院生物化学教授，霍华德休斯医学研究所研究员David Baker领导。研究人员在12月19日出版的“自然”杂志上报道了他们的发现。
过去，对设计生物分子纳米机器感兴趣的研究人员经常使用DNA作为主要成分。这是因为DNA链聚集在一起形成氢键以产生DNA的双螺旋，但前提是它们的序列是互补的。
该团队开发了新的蛋白质设计算法，生成互补蛋白质，使用相同的DNA化学语言精确配对。
“这是第一次突破，”陈说。“我们正在做的是计算设计这些氢键网络，以便每个蛋白质对都有一个独特的互补序列。它们只有一种方法可以聚集在一起，它们不与其他对的蛋白质交叉反应。”
“完成新任务的工程细胞是医学和生物技术的未来，无论是制造能量还是清理有毒废物的工程细菌，还是制造攻击癌症的免疫细胞，”该论文的另一位作者，博士后研究员斯科德博肯说。蛋白质设计研究所。“这项技术为科学家提供了一种精确，可编程的方式来控制蛋白质机器的相互作用，这是实现这些新任务的关键一步。我们为蛋白质纳米材料设计打开了一扇大门。”
在他们的研究中，研究人员使用了Baker实验室开发的名为Rosetta的计算机程序。该程序利用了以下事实：氨基酸链将呈现的形状由链的氨基酸和链浸入的流体之间的吸引力和排斥力驱动。通过计算最佳平衡这些力的形状，使链条达到其最低的总能量水平，该程序可以预测给定氨基酸链可能采取的形状。
这项工作是由俄亥俄州立大学的Vicki Wysocki和加州大学圣克鲁兹分校的Nikolaos Sgourakis领导的研究人员共同完成的。