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排版丨水成文

题图为卢培龙经营员

跨膜卵白在生物膜的物资、能量和信拒却换中阐明着要津作用。此前，诺奖得主、卵白质蓄意前驱David Baker培育及西湖大学卢培龙经营员等已在跨膜卵白的重新蓄意方面获得了进军冲突，但蓄意大略高亲和力、高特异性聚拢小分子的跨膜卵白，已经一个雄伟挑战，也 是合成生物学与结构生物学交叉限制亟待冲突的时间瓶颈。

2025 年 2 月 19 日，西湖大学卢培龙团队在外洋顶尖学术期刊Nature发表了题为：De novo design of transmembrane fluorescence-activating proteins 的经营论文。

该经营通过聚拢深度学习和基于能量的治安，到手蓄意出了大略特异性聚拢荧光配体的跨膜荧光激活卵白（tmFAP），初度终明晰跨膜卵白与配体分子在膜内的非共价相互作用的精准重新蓄意，并展示了其在活细胞中的荧光激活智商。

卢培龙，2009 年本科毕业于中国科学时间大学生命学院；2014 年博士毕业于清华大学生命学院，师从培育；之后在华盛顿大学进行博士后经营，师从卵白质蓄意前驱David Baker培育；2019 年加入西湖大学生命科学学院，组建卵白质蓄意/合成生物学实践室。

在这项最新经营中，经营团队 使用 Rosetta 软件进行序列蓄意和优化，聚拢 AlphaFold2 进行结构瞻望和考证。领先 蓄意了一个 平稳的四螺旋束结构的水溶性荧光激活卵白（wFAP），该卵白具有一个中央口袋，大略聚拢并激活荧光配体（HBC599），其中 wFAP1.1 和 wFAP1.2 变体发达出较高的荧光激活智商和聚拢亲和力，与 HBC599 的亲和力达到纳摩尔级别，使其荧光亮度激活进步 1600 倍，聚拢态的亮度和量子产率均优于常用的增强型绿色荧光卵白（EGFP）。

在 wFAP 的基础上，经营团队通过从新蓄意名义氨基酸残基，将其飘荡为跨膜卵白，同期尽量减少对配体聚拢口袋结构的扰动。使用 ColabDesign 框架进行跨膜序列的生成，聚拢AlphaFold2 进行结构瞻望和优化，ag百家乐苹果版下载从而蓄意出了跨膜荧光激活卵白（tmFAP） 。其中，tmFAP1.2 变体发达出最高的聚拢亲和力和量子产率。冷冻电镜结构考证流露，这些卵白的结构与蓄意模子高度一致。

跨膜荧光激活卵白冷冻电镜结构与蓄意模子高度一致

经营团队还在活细菌和真核细胞中抒发了这些蓄意的 tmFAP 卵白，效果流露，这些卵白在细胞中抒发后会自觉定位到细胞膜组分中，并大略特异性激活荧光配体（HBC599）的荧光，且在膜环境中发达出较高的亮度和量子产率。

跨膜荧光激活卵白蓄意与表征

该经营到手重新蓄意出了大略特异性聚拢小分子配体的跨膜卵白，这些蓄意卵白在活细胞中发达出高活性和特异性， 该经营为跨膜卵白的重新蓄意提供了新的念念路温治安，将来不错进一步探索这些蓄意卵白在生物医学和生物工程中的欺诈，举例建设新的生物传感器、药物寄递系统和膜运载用具等。

2024 年 10 月 2 日，西湖大学卢培龙团队、陶亮团队（吕莘辰、张媛媛为共同第一作家）相助，在Nature Communications期刊发表了题为：De novo design of mini-protein binders broadly neutralizing Clostridioides difficile toxin B variants 的经营论文。

该经营重新蓄意了一种广谱迷你中庸卵白，大略以高亲和力聚拢多种发愤梭菌毒素B（TcdB）亚型，并在细胞及动物模子中发达出高效且广谱的保护作用。

2024年 8 月 14 日，西湖大学卢培龙团队与清华大学刘磊团队相助（孙科、李念念聪、郑博闻、朱雁磊、王通越为共同第一作家），在Cell Research期刊发表了题为：Accurate de novo design of heterochiral protein–protein interactions 的经营论文。

该经营重新蓄意了靶向L型卵白质或L型多肽的特定名义区域的D型卵白质，这亦然初度终了异手性卵白复合物的精准重新蓄意。该经营在全面了解异手性卵白-卵白相互作用的结构旨趣方面获得了紧要进展，有望最终普及卵白质蓄意的到手率。

2020 年 8 月 26 日，西湖大学卢培龙团队与华盛顿大学David Baker团队相助，在Nature期刊发表了题为：Computational Design of Transmembrane Pores 的经营论文。

该经营活着界上初度终明晰跨膜孔卵白的精准重新蓄意。

2018 年 3 月 2 日，卢培龙行为第一作家，在Science期刊发表了题为：Accurate computational design of multipass transmembrane proteins 的经营论文。

该经营活着界上初度终明晰多达 8 个跨膜区域的跨膜卵白的精准重新蓄意，为蓄意具有新功能的多跨膜卵白奠定了基础。

论文畅通：

1. https://www.nature.com/articles/s41586-025-08598-8

2. https://www.nature.com/articles/s41467-024-52582-1

3. https://www.nature.com/articles/s41422-024-01014-2

4. https://www.nature.com/articles/s41586-020-2646-5

5. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aaq1739