蛋白質通過復雜的化學相互作用組合相互結合。如果某些蛋白質由于它們的形狀而結合，這是一個更簡單的過程怎么?為了回答這個問題，研究人員使用美國最快的超級計算機 Summit 來模擬鎖匙交互。在這些相互作用中，結合在一起的蛋白質中的分子必須在化學上精確地“匹配”。該團隊測試了科學家知道彼此結合的 46 對蛋白質。接下來，該團隊在 Summit 上模擬了這些蛋白質對的組裝。在測試的 46 對中，有 6 對基于互補形狀組裝超過 50% 的時間。
影響
結果可能在生物學研究中有許多應用。例如，該方法可以篩選用于疾病治療的藥物，或為科學家提供有關如何使用蛋白質作為構建模塊來設計新生物材料的信息。該團隊計劃研究額外的蛋白質，這些蛋白質也可以根據形狀結合——或者形成更高階的組件。最終，該團隊想知道蛋白質形狀如何進化以形成分層蛋白質結構的局限性。
概括
為了使蛋白質成功地相互結合，其中一個充當配體，一種連接到目標蛋白質的分子，其中一個充當受體，即接收配體的分子。這個過程涉及復雜的化學相互作用，其中分子共享鍵并在結合時改變它們的構型。研究人員想看看他們是否可以僅根據形狀來預測這種結合，而忽略蛋白質之間的相互作用。從包含 6,000 多個蛋白質對的數據庫中，該團隊測試了 46 對已知相互結合的蛋白質，并在橡樹嶺領導計算設施的 200 petaflop 超級計算機 Summit 上模擬了它們的組裝。
該團隊捕獲了六對僅根據形狀結合的蛋白質對，其中一對結合的時間超過 94%。該團隊計劃研究更多的蛋白質，這些蛋白質也可以根據形狀結合——或者形成更高階的結構。未來，該團隊想知道蛋白質形狀如何進化以形成分層蛋白質結構的局限性。該團隊希望他們最終能夠預測蛋白質簇或蛋白質結晶結構中蛋白質-蛋白質界面的結合。
資金
這項研究使用了能源部科學用戶設施辦公室橡樹嶺領導計算設施的資源。此處描述的結果基于美國陸軍研究實驗室和美國陸軍研究辦公室支持的工作。
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