全球首例跨膜荧光激活蛋白人工设计成功

跨膜蛋白如同细胞膜上的“城门”，掌控着物质交换与信号传递，人类基因组中超过四分之一的蛋白质为膜蛋白，其功能异常与癌症、阿尔茨海默病等重大疾病密切相关。然而，人工设计跨膜蛋白需在复杂膜环境中构建稳定“结合口袋”，难度堪比“在细胞膜上绣花”。卢培龙解释：“大自然用数亿年演化出精密结构，我们要用AI在实验室‘倒推’设计。”课题组以荧光基团HBC599为“靶标”，通过深度学习优化蛋白骨架与结合位点，最终在膜蛋白内部“雕刻”出仅允许特定分子“停泊”的纳米级“口袋”。当HBC599嵌入时，荧光强度骤增至游离状态的1600倍，成为验证设计成功的“信号灯”。

这一成果的深远意义不仅在于技术突破，更在于其撬动的产业未来。AI蛋白质设计是2024年诺贝尔化学奖得主David Baker的“王牌领域”，其孵化企业已撬动百亿级产业。此次设计的跨膜荧光蛋白，更可化身“分子探针”，实时监测细胞膜动态变化，为疾病机制研究提供全新手段，在疾病治疗、药物研发、生物传感、分子检测、合成生物等领域也具备巨大的产业应用潜力。

“让最好的技术为我所用，去挑战不可能的事，团队将继续设计能精准识别疾病标志物的‘智能蛋白’，让药物直击靶点。”卢培龙展望，随着国产AI算力提升与合成生物学技术突破，定制化跨膜蛋白有望成为生物医药、环境监测等领域的“分子利器”，推动我国在生物科技产业实现“换道超车”。