在當代生命科學研究領(lǐng)域，蛋白質(zhì)被譽為生命活動的核心執(zhí)行者。如何精準設計蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象，使其能夠?qū)崿F(xiàn)特定的生物學功能，一直是科學界面臨的重大挑戰(zhàn)。

大連海洋大學杜明教授團隊與中國農(nóng)業(yè)大學趙廣華教授團隊合作，開展了一系列前沿性研究，聚焦在籠形鐵蛋白這一獨特蛋白質(zhì)上。團隊成功解析了來自不同有機體的各種各樣的籠形鐵蛋白分子的三維結(jié)構(gòu)；首次揭示了鐵蛋白延伸肽段介導的新型鐵氧化機制，深入對比了動物與植物鐵蛋白在鐵氧化反應中的生物學差異。他們的研究還發(fā)現(xiàn)了鐵蛋白分子大小具有可調(diào)節(jié)性，這一重要發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)分子包埋策略的限制。這些研究不僅拓展了鐵蛋白作為藥物遞送系統(tǒng)的應用潛力，也使其成為生理活性物質(zhì)的靶向遞送領(lǐng)域最具前景的載體分子。

 

 

實現(xiàn)蛋白質(zhì)定向設計

揭示鐵蛋白構(gòu)效關(guān)系與柔性結(jié)構(gòu)機制。杜明團隊對鐵蛋白的結(jié)構(gòu)與功能進行了系統(tǒng)性研究。團隊發(fā)現(xiàn)了鐵蛋白延伸肽段介導的新型鐵氧化分子機制，闡釋了動物、植物鐵蛋白鐵氧化反應的不同生物學機制，為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設計理論的構(gòu)建和應用提供了新思路。

創(chuàng)建蛋白質(zhì)分子定向設計技術(shù)。團隊提出了“亞基關(guān)鍵界面設計”策略，開發(fā)出蛋白質(zhì)分子設計程序，提高了籠形蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設計的工作效率。研究還首次揭示了二硫鍵在籠形蛋白分子改造中的關(guān)鍵作用，奠定了籠形結(jié)構(gòu)蛋白分子設計的理論基礎(chǔ)。

開發(fā)精準營養(yǎng)專用蛋白質(zhì)載體。杜明團隊解析了過渡金屬離子與鐵蛋白亞基的分子互作機制，創(chuàng)建了金屬配位誘導鐵蛋白亞基組裝新方法，大幅提高了自組裝識別精準度。團隊闡明了鐵蛋白分子自組裝規(guī)律及其與功能因子的互作機制，為食品領(lǐng)域首次將鐵蛋白應用于脂溶性分子的包埋開辟了新途徑。此外，團隊定向設計了可包埋番茄紅素的鐵蛋白，同時創(chuàng)新性地設計制備了籠形鐵蛋白番茄紅素復合物，對于預防阿爾茲海默癥等功能性食品的開發(fā)提供了良好的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

 

 

致力立德樹人

身為人民教師和科研工作者，杜明不僅專注于科學研究，還全身心地致力于立德樹人根本任務的落實和學術(shù)傳播。他的團隊構(gòu)建了全球第一個籠形鐵蛋白數(shù)據(jù)庫，并在權(quán)威雜志上發(fā)表大量文章，為學界和業(yè)界在蛋白質(zhì)領(lǐng)域的研究提供了重要參考資源。

從鐵蛋白構(gòu)效關(guān)系的基礎(chǔ)研究到分子定向設計理論的創(chuàng)建，再到食品與醫(yī)藥領(lǐng)域的創(chuàng)新應用，杜明教授團隊的工作體現(xiàn)了基礎(chǔ)研究與應用創(chuàng)新的有效相結(jié)合。這些成果不僅推動了蛋白質(zhì)設計領(lǐng)域的發(fā)展，也為解決營養(yǎng)與健康問題提供了一定的科學支撐。

正如杜明教授所言，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設計及預測在理論及應用方面都發(fā)揮著巨大的科學價值，是極具潛力的自然科學和工程應用研究方向。在蛋白質(zhì)設計領(lǐng)域新的黃金時代，杜明教授及其團隊的創(chuàng)新成果必將持續(xù)發(fā)揮重要作用，未來將在蛋白質(zhì)分子定向設計技術(shù)，食品功能因子精準遞送，以及生物醫(yī)藥靶向載體配料開發(fā)等領(lǐng)域產(chǎn)生良好的應用效果。

（大連海洋大學供稿）

（責編：張若涵）