中國教育報-中國教育新聞網訊（記者 蔣亦豐）最近，浙江大學迎來新年的首篇Nature，標志著一項全新技術路線的誕生——G蛋白偶聯受體外骨骼蛋白。

G蛋白偶聯受體（GPCR）作為人體最大的“信號接收器”，通過七次跨膜螺旋，調控著感覺、情緒、心血管、代謝等幾乎所有關鍵的生命過程，是全球超三成上市藥物的藥物靶點。

然而在臨床上，已知上百種由基因突變導致的疾病，會導致這一“信號接收器”的零件發生卡滯或錯位，造成患者長期而頑固的癥狀負擔。

浙江大學醫學院、良渚實驗室張巖團隊聯合計算機學院人工智能所章敏團隊提出一個大膽設想：嘗試使用人工智能設計跨膜蛋白，為受體的關鍵結構加裝一副可定制、可編程的“裝甲”，來精準調控GPCR的功能。

“既然人工智能生成文字、圖片和可溶蛋白已經十分常見，那為什么不能也用來生成跨膜蛋白呢！”張巖團隊找到學校的人工智能專家章敏，開展了一場面向膜蛋白“無人區”的跨學科探索。

團隊首先構建了一種計算“探針”，對受體跨膜表面那些傳統藥物難以觸及的區域進行系統掃描，將原本研究較少的“無人區”轉化為可被解析的結構空間，逐步鎖定潛在的結合界面與調控位點。

在此基礎上，結合蛋白質的序列、折疊構象、結合位點等多種復雜因素，團隊運用生成式擴散模型等技術，并教給人工智能一種叫做“結構提示”的策略，讓它在沒有任何天然模板參考的情況下，生成不同功能的高置信度蛋白結構，再進一步通過細胞功能實驗、冷凍電鏡結構解析等技術，驗證其功能與結構合理性。

最終，雙方合力構建出能夠精確結合GPCR特定跨膜表位、穩定其特定構象的跨膜蛋白部件，并在實驗中驗證實現了正向激活、負向抑制以及偏向性調控等不同功能。

令人驚喜的是，團隊發現這套體系賦予蛋白設計的“可控能力”遠超預期。“我們不僅設計出了讓受體‘關機’‘開機’或產生偏向性信號的模塊，甚至能讓它具備一定的可編程性。”章敏介紹，基于這套平臺，能更加精準地對細胞信號進行重新編程。

張巖表示，該研究成果為一類長期缺乏有效干預手段的GPCR功能障礙疾病，比如部分帕金森樣綜合征，提供新的治療思路。研究建立起AI驅動的膜蛋白功能設計平臺，為理解和利用生命信號系統提供了全新的視角。