剪断一条蛋白质,并不像剪断细线那么容易:连接氨基酸的肽键在中性水溶液中可稳定数百年。如今,研究者从头设计了一类半胱氨酸蛋白酶——不是改造天然酶,而是按目标功能重新设计氨基酸序列和三维结构,让这种“分子剪刀”按多肽序列选择下刀。
论文报告,69个设计中有13个成功,成功率为19%;最快者相对无酶反应把速率提高到3000万倍。更值得注意的是,这些设计的折叠方式与天然蛋白酶差异很大,而6个晶体结构与设计模型的偏差仍小于1.2埃,说明方法并非只会复刻自然界已有模板。设计蛋白酶还能在哺乳动物细胞中切割目标。不过,作者的分析也指出,它们与最高效的天然半胱氨酸蛋白酶仍有差距,主要问题在于活性位点预先排布和底物定位还不够精准。