地球上的大多數(shù)生命都是基于 20 種氨基酸的聚合物，這些氨基酸已經(jīng)進(jìn)化成數(shù)十萬(wàn)種不同的、高度專業(yè)化的蛋白質(zhì)。它們催化反應(yīng)，形成脊柱和肌肉，甚至產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。
但所有這些多樣性都是必要的嗎?生物學(xué)可以用更少的構(gòu)建塊和更簡(jiǎn)單的聚合物同樣有效嗎?
加州大學(xué)伯克利分校的聚合物科學(xué)家 Ting Xu 這樣認(rèn)為。她開發(fā)了一種方法，僅使用兩種、四種或六種不同的構(gòu)建塊來(lái)模擬天然蛋白質(zhì)的特定功能;目前用于塑料的那些 -;并發(fā)現(xiàn)這些替代聚合物與真正的蛋白質(zhì)一樣有效，并且比試圖復(fù)制大自然的設(shè)計(jì)更容易合成。
作為概念驗(yàn)證，她使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)或人工智能的設(shè)計(jì)方法來(lái)合成模擬血漿的聚合物。人造生物液在不冷藏的情況下保持天然蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物完好無(wú)損，甚至使天然蛋白質(zhì)更耐高溫——;比真正的血漿有所改進(jìn)。
蛋白質(zhì)替代品或隨機(jī)雜聚物 (RHP) 可能會(huì)改變生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的游戲規(guī)則，因?yàn)楫?dāng)今的許多努力都在調(diào)整天然蛋白質(zhì)以完成它們最初設(shè)計(jì)無(wú)法完成的事情，或試圖重建 3D天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。模擬天然人類蛋白質(zhì)的小分子藥物遞送是一個(gè)熱門研究領(lǐng)域。
相反，人工智能可以選擇正確數(shù)量、類型和排列的塑料積木——;類似于牙科填充物中使用的那些，例如 -;為了模擬蛋白質(zhì)的所需功能，可以使用簡(jiǎn)單的聚合物化學(xué)來(lái)制造它。
例如，在血漿的情況下，人造聚合物被設(shè)計(jì)用來(lái)溶解和穩(wěn)定血液中的天然蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物。徐和她的團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)造了一種合成聚合物的混合物來(lái)代替細(xì)胞的內(nèi)臟，即所謂的胞質(zhì)溶膠。在一個(gè)裝滿人造生物液體的試管中，細(xì)胞的納米機(jī)器，即核糖體，繼續(xù)泵出天然蛋白質(zhì)，好像它們并不關(guān)心液體是天然的還是人造的。
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