合成有序的二级结构（例如S层和其类似物）吸引着合成生物学家的注意，但是除了由柔性接头形成的单个晶格之外，它们仅由一种蛋白质构成。由两个组件组成的结构具有潜在的优势，可以调节装配动力学并具有更复杂的功能。有鉴于此，美国华盛顿大学的David Baker和英国剑桥大学的Emmanuel Derivery等研究人员，研发出具有生物活性的二元蛋白质二级结构。

本文要点

1）研究人员设计了一种计算方法，该方法通过设计成对二面体蛋白质构造块之间的刚性界面来共装配成二元层，并用它设计了p6m晶格。

2）该方法生成的结构可在毫摩尔浓度下溶解，但当以纳摩尔浓度组合时，它们则快速组装成几乎与体外和细胞内计算设计模型相同的微米级结晶结构，而无需二级结构。

3）由于该结构是从头设计的，因此可以轻松地对组件进行功能化，并重新配置它们的对称性，从而能够形成具有表面可区分的配体结构，研究证明了它们可以诱导广泛的受体簇、下游蛋白招募和信号传导。

4）使用原子力显微镜观察支持层和定量显微镜检测活细胞，研究人员发现在膜上组装的蛋白具有与体外形成阵列相似的化学计量和结构组成，因此该结构可以对基本无序的底物（例如细胞膜）施加顺序。

5）研究人员发现在细胞表面组装的大复合物其通过可调的方式抑制内吞作用，从而具有扩大受体参与和逃避免疫的潜在治疗意义。

本文研究为合成细胞生物学奠定了基础，其中多蛋白质宏观结构被设计用于调节细胞反应并重塑合成和生命系统。

参考文献：

Ariel J. Ben-Sasson, et al. Design of biologically active binary protein 2D materials. Nature, 2020.

DOI：10.1038/s41586-020-03120-8

https://www.nature.com/articles/s41586-020-03120-8