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工作一：设计IL2和 IL15受体的激动蛋白 细胞因子白细胞介素- 2 ( IL - 2 )在癌症治疗中的巨大潜力已经引发了许多通过突变和/或化学修饰来改善其治疗特性的努力。这些努力试图简化生产，延长半衰期，并调节与受体的相互作用。然而，从天然存在的生物活性蛋白开始，开发新的治疗剂存在固有的挑战。首先，大多数天然蛋白质只是稍微稳定；因此，旨在提高功效的氨基酸置换会减少表达或引起聚集，使生产和储存变得困难。更实质性的变化，如功能域或靶向域的缺失或融合，通常是不可行的，并且会显著改变药代动力学特性和组织渗透率。其次，针对工程变体的任何免疫反应都可能与内源性分子交叉反应，产生潜在的危险后果。第三，靶受体-亚单位相互作用曲线可能难以重新编程。IL - 2的临床应用主要受到毒性的限制，尽管人类对其了解不完全，但IL - 2Rα链( CD25 )缺陷动物的毒性显著降低。先前通过突变(如super - 2 )或聚乙二醇化(如NKTR - 21411 )来消除CD25和IL - 2之间的相互作用的努力已经导致这些重组细胞因子的稳定性、结合性和/或效力显著降低，但未能完全消除与CD25的相互作用。这里描述了一种计算设计方法，以产生具有改善的治疗特性的天然蛋白质模拟物，从而避开这些挑战，允许工程化超稳定的新细胞因子模拟物，显示出对治疗疾病最佳的特异性受体结合界面。 细胞因子与多种受体亚单位相互作用，像大多数天然存在的蛋白质一样，含有非理想的结构特征，这些特征损害了它们的稳定性，但对功能很重要。David 组开发了一种计算蛋白质设计方法，其中与所需受体亚单位相互作用的结构元素被固定在空间中，并构建了一种理想化的全新球状蛋白质结构来支持这些元素。从头设计曾用于支持短的线性表位；在这里，我们通过使用更复杂结构来支持更复杂的绑定界面。尝试重新设计稳定的理想化蛋白质，其相互作用表面模仿IL - 2和IL - 15的IL - 2Rβγc，但完全没有CD25相互作用表面。天然IL - 2包括四个由长的不规则环连接的螺旋。N端螺旋( H1 )与β和γ亚基相互作用，第三螺旋( H3 )与β亚基相互作用，C端螺旋( H4 )与γ亚基相互作用。α-亚基( CD25 )相互作用表面由不规则的第二螺旋( H2 )和两个长环组成，一个连接H1到H2，另一个连接H3到H4。我们的目标是构建一种理想化的蛋白质，用β和γ亚基概括H1、H3和H4形成的界面，用一种螺旋取代H2，这种螺旋提供更好的包装，并且不与α亚基相互作用。 工作二：设计异源相互作用蛋白 两条DNA链之间或蛋白质和DNA之间相互作用的特异性通常通过改变DNA或蛋白质骨架上的碱基或侧链来实现——例如，双螺旋中参与沃森-克里克配对的碱基，或者TALEN - DNA复合物中接触DNA的侧链。相比之下，蛋白质-蛋白质相互作用的特异性通常涉及骨架形状互补，这种互补模块化程度较低，因此难以推广。卷曲螺旋异二聚体是一个例外，但是异二聚体界面上相互作用的受限几何形状限制了可以通过改变侧链相互作用简单产生的正交对的数量。在这里，David 组展示了使用广泛的模块化侧链氢键网络可以实现蛋白质-蛋白质相互作用的特异性。我们使用Crick生成方程生成数百万个围绕中心轴不同程度的超螺旋主链，识别那些容纳大量氢键网络的主链，并使用Rosetta将成对的螺旋与短环连接起来，优化序列的其余部分。在大肠杆菌中表达的97种此类设计中，65种形成了异二聚体，4种设计的晶体结构与计算模型非常一致，证实了设计的氢键网络。在细胞中，六个异二聚体是完全正交的。 工作三：从头设计多次跨膜蛋白
工作四：从头设计蛋白纤维 工作五：设计荧光蛋白 beta 桶结构 |
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