肽和人工智能开启了药物设计新途径

中国科学家探索了肽的聚集方式，揭示了氨基酸组成对其结构和行为的显著影响。

该研究将分子模拟与人工智能相结合，预测肽的相互作用，为改进药物配方和材料，以及了解阿尔茨海默氏症等肽相关疾病提供必要的数据。

理解肽聚集：医药和材料进步的关键

来自中国的研究人员研究了短肽链如何聚集在一起，以加深我们对这一过程的理解，这对药物稳定性和材料开发至关重要。他们的研究发表在《JACS Au》杂志上，为研究被称为肽的短蛋白如何相互作用、折叠和功能提供了有价值的见解。这些发现对医学、材料科学和生物技术具有重要意义。

肽是氨基酸的短链，在人体中起着至关重要的作用，通过构建结构、加速化学反应和支持我们的免疫系统。蛋白质的特定功能是由其氨基酸如何相互作用并聚集成三维结构决定的。

人工智能和分子动力学：预测肽的行为

研究小组利用分子动力学模拟和变压器回归网络等深度学习模型等先进的人工智能技术，预测了四、五种氨基酸（分别为四肽和五肽）的不同肽如何根据氨基酸序列聚集。

通过分析16万个四肽和320万个五肽，他们发现某些氨基酸，尤其是芳香的氨基酸，如色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸，显著增强了聚集性，尤其是当它们位于肽链的一端（c端）时。这可能是因为芳香氨基酸具有环状结构，通过它们的电子云相互吸引，通常被称为“π-π”相互作用，这有助于它们聚集在一起。相比之下，亲水性氨基酸，如天冬氨酸和谷氨酸，由于与水分子的强烈相互作用，阻止肽粘在一起，从而抑制聚集。

肽的特性及其对聚集的影响

研究还表明，改变氨基酸序列会影响聚集。例如，将芳香氨基酸添加到肽链的末端会增加聚集，而将带负电荷的氨基酸放在肽链的开头则会减少聚集。研究小组还发现，肽会根据氨基酸的类型和位置聚集成不同的形状。

西湖大学助理教授、该研究的通讯作者李文斌博士解释说：“带电荷的氨基酸通常会使肽形成长长的线状结构，而那些不带水的氨基酸往往会形成圆形的球状簇。我们还发现，通过了解四肽是如何相互粘附的，我们可以预测五肽的行为，从而更容易预测多长时间的肽会聚集在一起。”

对生物技术和疾病治疗的启示

这些发现为预测和管理肽如何聚集提供了重要的指导。“这些知识可以帮助创造新材料，设计更稳定的药物和药物输送系统，以及了解与肽聚集有关的疾病，例如阿尔茨海默病，其中聚集的淀粉样肽在大脑中形成破坏性斑块，”西交利物浦大学（XJTLU）助理教授，该研究的第一作者王家奇博士说。

它还可以改善生物技术，如半导体、生物传感器和诊断，确保这些工具准确、一致地工作。

“通过提供对肽聚集的新见解，这项研究将推动生物化学、材料科学和计算生物学的发展。它还展示了人工智能与科学发现的融合。这些进步可能会在医疗、环保产品和创新技术方面取得突破。”

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