RFdiffusion2 designer proteaser der klipper sygdomsproteiner

01Nye proteaser bygget fra bunden

Forskere fra David Bakers laboratorium på University of Washington har skabt helt nye proteaser – enzymer, der klipper andre proteiner i stykker. De beholdt kun de aminosyrer, der udfører selve klipningen, fra to kendte proteaser: en zink-protease fra et krebsdyrs fordøjelsessystem og en cystein-protease fra gær.

De designede resten af strukturen fra bunden – en genvej omkring den langsomme evolutionære diversificering, som naturlige proteaser opstår igennem.

02Fra skelet til færdigt enzym i to trin

Først brugte forskerne RFdiffusion2 til at tegne et skelet for enzymet – kæden af peptidbindinger, som udgør proteinets rygrad. Skelettet skulle samle de katalytiske aminosyrer og samtidig passe til det protein, enzymet skulle klippe.

Derefter fyldte ProteinMPNN skelettet med de rette aminosyrer ud fra tre krav: de skulle passe til strukturen, katalysesiden og målproteinet. AlphaFold3 bekræftede, at designene ikke lignede kendte strukturer i databaser.

03Hver femte design klippede målproteinet

Forskerne testede ved at bygge ét langt protein med proteasen, målsekvensen og et fluorescerende protein, der lyser op, når det bliver klippet fri. Af 69 cystein-protease-designs virkede 13 – en succesrate på 19 procent. Alle var dog betydeligt svagere end gærens oprindelige enzym.

Zink-proteasen kræver vandmolekyler i reaktionen. Af 89 designs uden vand viste 14 svag aktivitet. De fejlende designs lod ofte et vandmolekyle blokere det sted, hvor reaktionen skulle ske.

04Designs klippede sygdomsrelaterede proteiner

Forskerne demonstrerede effektiviteten ved at klippe proteiner forbundet med neurologiske sygdomme. Det viser, at de nye proteaser kan målrettes mod bestemte proteinsekvenser i stedet for at klipke tilfældigt.