探索肽聚集以改进药物和材料解决方案

中国科学家对短肽链如何聚集在一起进行了研究，以加深我们对这一对药物稳定性和材料开发至关重要的过程的理解。

他们的研究发表在《JACSAu》上，为了解短蛋白肽如何相互作用、折叠和发挥作用提供了宝贵的见解。这些发现对医学、材料科学和生物技术具有重要意义。

肽是氨基酸的短链，通过构建结构、加速化学反应和支持我们的免疫系统在体内发挥重要作用。蛋白质的具体功能取决于其氨基酸如何相互作用并聚集成三维结构。

研究团队利用分子动力学模拟和先进的人工智能技术，包括变压器回归网络等深度学习模型，根据氨基酸序列预测各种四种或五种氨基酸肽(分别为四肽和五肽)将如何聚集。

通过分析160,000个四肽和320万个五肽，他们发现某些氨基酸，特别是色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸等芳香族氨基酸，会显著增强聚集，尤其是当它们位于肽链的一端(C端)时。

这可能是因为芳香族氨基酸具有环状结构，它们通过电子云相互吸引，通常称为“π-π”相互作用，这有助于它们聚集在一起。相反，亲水性氨基酸，如天冬氨酸和谷氨酸，由于与水分子的强烈相互作用而抑制聚集，从而阻止肽粘在一起。

研究还表明，改变氨基酸序列会影响聚集。例如，在肽链末端添加芳香族氨基酸会增加聚集，而在开头放置带负电荷的氨基酸会减少聚集。研究小组还发现，肽会根据其氨基酸的类型和位置聚集成不同的形状。

“带电荷的氨基酸通常使肽形成长线状结构，而那些避开水的氨基酸则倾向于形成圆形球状簇，”西湖大学助理教授兼研究通讯作者李文斌博士解释说。

“我们还发现，通过了解四肽如何相互粘附，我们可以预测五肽的行为方式，从而更容易预测更长的肽如何聚集在一起。”

该发现为预测和管理肽如何聚集提供了重要指导。

西交利物浦大学助理教授、该研究的第一作者王佳琪博士表示：“这些知识可能有助于创造新材料，设计更稳定的药物和药物输送系统，以及了解与肽聚集有关的疾病，如阿尔茨海默病，其中聚集的淀粉样β肽会在大脑中形成破坏性斑块。”

“它还可以改进生物技术，例如半导体、生物传感器和诊断技术，确保这些工具准确、一致地工作。

“通过对肽聚集提供新的见解，这项研究将推动生物化学、材料科学和计算生物学的发展。它还展示了人工智能与科学发现的融合。这些进步可能带来医疗治疗、环保产品和创新技术的突破。”