分子模拟人工智能工具揭示了转运蛋白未解析的结构

在一项开创性的研究中，研究人员揭示了一种关键转运蛋白 OxlT 的一种先前未知的构象状态，该蛋白在预防肾结石形成中发挥着至关重要的作用。这一发现是通过先进的计算方法实现的，为蛋白质功能和潜在治疗靶点提供了新的见解。

蛋白质是生命的基石，在每个生物体中发挥重要功能。转运蛋白(如 OxlT)尤其重要，因为它们携带重要物质穿过细胞膜。 OxlT 存在于草酸盐降解细菌产草酸杆菌中，有助于控制人体内的草酸盐水平。

过量的草酸会导致肾结石，这是一个痛苦且普遍的健康问题。了解 OxlT 的功能至关重要，但到目前为止，科学家们对其各种结构状态缺乏全面的了解，特别是向内开放构象，这是其运输机制的关键部分。

这项研究由 Jun Ohnuki 和他的同事领导，利用先进的计算技术来模拟 OxlT 蛋白的动力学。他们利用高斯加速分子动力学(GaMD)和尖端机器学习工具AlphaFold2来探索OxlT的结构和功能。这篇题为“加速分子动力学和 AlphaFold 揭示转运蛋白 OxlT 缺失构象状态”的论文发表在《物理化学快报》杂志上。

该团队成功预测了 OxlT 难以捉摸的向内开放构象，这是理解其完整功能循环的重要一步。这种构象表明，在这种状态下，OxlT 更喜欢与甲酸而不是草酸盐结合，这是其在草酸盐管理中发挥作用的一个重要方面。

此外，该研究还确定了对于这种构象转变至关重要的特定氨基酸残基，这一发现可能对理解蛋白质动力学产生更广泛的影响。

这项研究的意义不仅仅局限于单一蛋白质。从这项研究中获得的方法和见解为探索其他蛋白质的动力学提供了一个模板，特别是转运蛋白，它们通常是治疗药物的靶标。

详细了解这些蛋白质可以为各种病症开发更有效的治疗方法。此外，这项研究体现了计算生物学与机器学习相结合的力量，这是一个快速发展的领域，有望解开许多生物学中最具挑战性的谜团。

通过填补我们对 OxlT 蛋白理解的一个关键空白，这项研究不仅有助于肾结石预防方面的潜在进展，而且为未来生物医学研究的突破铺平了道路。

该研究团队包括来自 NINS 分子科学研究所 (IMS) 计算科学研究中心的 Jun Ohnuki、Titouan Jaunet-Lahary 和 Kei-ichi Okazaki。冈山大学医学、牙科和药物科学研究生院的 Atsuko Yamashita 是该团队的补充成员。