新技术可实现快速蛋白质合成

马萨诸塞州剑桥市-许多蛋白质可用作治疗糖尿病，癌症和关节炎等疾病的药物。合成这些蛋白质的人工版本是一个耗时的过程，需要对微生物或其他细胞进行基因工程以产生所需的蛋白质。

麻省理工学院的化学家已经设计出一种协议，可以大大减少生成合成蛋白所需的时间。他们的台式自动流合成机可以在数小时内将数百种氨基酸(蛋白质的组成部分)串在一起。研究人员认为，他们的新技术可以加快按需疗法的生产和新药的开发，并使科学家能够通过掺入细胞中不存在的氨基酸来设计人工蛋白质。

麻省理工学院化学副教授布拉德·彭特洛特(Brad Pentelute)说：“您可以设计出具有卓越生物学功能的新变体，方法是使用非天然氨基酸或专门的修饰来实现，而这些修饰是您使用自然界的仪器制造蛋白质时无法实现的。”研究的资深作者。

在《科学》杂志上今天发表的一篇论文中，研究人员表明，它们可以化学产生多条最长不超过164个氨基酸的蛋白质链，包括酶和生长因子。对于这些合成蛋白中的少数几个，他们进行了详细的分析，表明其功能与天然存在的同类蛋白相当。

该论文的主要作者是前麻省理工学院的博士后Nina Hartrampf，他现在是苏黎世大学的助理教授，麻省理工学院的研究生Azin Saebi和前麻省理工学院的技术助理Mackenzie Poskus。

快速生产中ñ

人体中发现的大多数蛋白质最长可达400个氨基酸。合成大量这些蛋白质需要将所需蛋白质的基因传递到充当活工厂的细胞中。此过程用于对细菌或酵母细胞进行编程，以产生胰岛素和其他药物，例如生长激素。

“这是一个非常耗时的过程，” Novo Nordisk研究化学负责人托马斯·尼尔森(Thomas Nielsen)说，他也是该研究的作者。“首先，您需要可用的基因，并且您需要了解有关该生物的细胞生物学的知识，以便您可以设计蛋白质的表达。”

蛋白质生产的另一种方法是由布鲁斯·梅里菲尔德(Bruce Merrifield)于1960年代首次提出的，他的固相肽合成研究后来获得了诺贝尔化学奖，该方法是逐步将氨基酸化学串在一起。活细胞用于构建蛋白质的氨基酸有20种，并且使用Merrifield率先开发的技术，大约需要一个小时来完成将一个氨基酸添加到肽链所需的化学反应。

近年来，Pentelute的实验室基于一种称为流化学的技术，发明了一种执行这些反应的更快速的方法。在他们的机器中，使用机械泵和阀门将化学品混合，并且在整个合成的每个步骤中，它们都循环通过一个装有树脂床的加热反应器。在优化的方案中，形成每个肽键平均需要2.5分钟，最长25个氨基酸长的肽可以在不到一个小时的时间内完成组装。

随着这项技术的发展，生产几种蛋白质药物的诺和诺德(Novo Nordisk)对与Pentelute的实验室合作以合成更长的肽和蛋白质感兴趣。为此，研究人员需要提高在链中氨基酸之间形成肽键的反应效率。对于每个反应，他们以前的效率在95%到98%之间，但是对于更长的蛋白质，他们需要它在99%以上。

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