蛋白质结构预测研究的重大进展

计算机的诞生为人类社会带来的巨变，也为科学研究注入了强大的推动力。霍华德休斯医学院的一些新研究表明计算机能够像实验方法一样精确地推测小分子蛋白的详细结构。研究的结果公布在9月16日的Science杂志上。

　　自从人类基因组测序完成后，研究人员就希望有一天人们能够根据基因组序列推测出它们编码的蛋白质。这项新的研究为最终能够根据基因组序列确定蛋白质结构增加了希望。

　　人类在40多年前已经知道蛋白质的氨基酸序列决定它的三维结构，但是却没有人能够将这种序列翻译成一个精确的结构。新的研究则代表了根据这种序列预测结构的一个新纪元：虽然目前这个问题还不能够得到解决，但是至少有了希望。

　　蛋白质是生物行使功能的机器，了解它们的结构有助于弄清这些蛋白的工作原理。现在，研究人员只需要在实验室中分析蛋白质的原子特征就能够确定结构，并且利用计算机不需要接触任何一支试管。研究中，他们使用一种先进的计算机程序将17个短链氨基酸折叠成100000个可能的结构。在将预测结果与先前其他研究人员利用实验技术获得的结构进行比较时，他们发现计算机预测成功率与传统实验方法相同。

　　这些激动人心的结果依赖于一种先进的计算机模拟程序Rosetta——几年前由Baker的实验室开发出来。这个程序假设蛋白质处于它们的最低能量状态。推测过程共由两步构成。第一阶段利用一个能迅速计算能量状态的粗略模型，而第二个模型非常精确——虽然计算能量耗费的时间较长但更为精确。第一阶段是对可能的结构进行大规模的搜索，而第二个阶段则进一步确定出最可能的空间位置。

　　这种方法推测的成功率为33％，但研究人员Baker认为这对生物学研究来说还不够高。要构建更好的模型则依赖于更智慧的开发策略和更加强大的计算机。