基于蛋白质语言模型的囊泡自组装序列编码设计规则

《Nature Communications》：A language model-informed minimalistic design of functional coacervate vesicles

　　

摘要

自然界中的层次化生物聚合物相互作用形成了复杂的结构，而合成仿生学则采用简化方法来创建可扩展且可调的系统。受到细胞内液-液相分离形成无膜囊泡状凝聚体的启发，合成共聚体囊泡（CVs）被应用于药物递送、原细胞设计和催化等领域。然而，由于对驱动共聚体形成稳定囊泡形态所需的最小结构单元了解不足，建立一个通用的简化构建框架仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一种基于蛋白质语言模型的设计方法：富含精氨酸的寡肽与竞争性的阴离子寡聚体在无需任何化学修饰或外部能量的情况下自组装成寡聚体囊泡（OCVs）。通过实验和分子动力学模拟，我们发现这种组装机制受电静力-疏水平衡的调控，能够使多种寡聚体对形成囊泡。这一原理还支持新型功能的开发，例如设计出能够选择性识别和封装DNA四链结构的OCVs。综上所述，这些发现为可预测地构建囊泡状结构提供了基于序列编码的设计规则。