地球上的大多數(shù)生命都是基于 20 種氨基酸的聚合物，這些氨基酸已經(jīng)進化成數(shù)十萬種不同的、高度專業(yè)化的蛋白質(zhì)。它們催化反應，形成脊柱和肌肉，甚至產(chǎn)生運動。
但所有這些多樣性都是必要的嗎?生物學可以用更少的構建塊和更簡單的聚合物同樣有效嗎?
加州大學伯克利分校的聚合物科學家 Ting Xu 這樣認為。她開發(fā)了一種方法，僅使用兩種、四種或六種不同的構建塊來模擬天然蛋白質(zhì)的特定功能;目前用于塑料的那些 -;并發(fā)現(xiàn)這些替代聚合物與真正的蛋白質(zhì)一樣有效，并且比試圖復制大自然的設計更容易合成。
作為概念驗證，她使用基于機器學習或人工智能的設計方法來合成模擬血漿的聚合物。人造生物液在不冷藏的情況下保持天然蛋白質(zhì)生物標志物完好無損，甚至使天然蛋白質(zhì)更耐高溫——;比真正的血漿有所改進。
蛋白質(zhì)替代品或隨機雜聚物 (RHP) 可能會改變生物醫(yī)學應用的游戲規(guī)則，因為當今的許多努力都在調(diào)整天然蛋白質(zhì)以完成它們最初設計無法完成的事情，或試圖重建 3D天然蛋白質(zhì)的結構。模擬天然人類蛋白質(zhì)的小分子藥物遞送是一個熱門研究領域。
相反，人工智能可以選擇正確數(shù)量、類型和排列的塑料積木——;類似于牙科填充物中使用的那些，例如 -;為了模擬蛋白質(zhì)的所需功能，可以使用簡單的聚合物化學來制造它。
例如，在血漿的情況下，人造聚合物被設計用來溶解和穩(wěn)定血液中的天然蛋白質(zhì)生物標志物。徐和她的團隊還創(chuàng)造了一種合成聚合物的混合物來代替細胞的內(nèi)臟，即所謂的胞質(zhì)溶膠。在一個裝滿人造生物液體的試管中，細胞的納米機器，即核糖體，繼續(xù)泵出天然蛋白質(zhì)，好像它們并不關心液體是天然的還是人造的。
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