KI-gestaltete Proteine, die 150 °C und Nanonewton-Kräfte überstehen Proteine sind normalerweise fragile Maschinen. Erhitzt man sie, zieht an ihnen oder unterzieht sie einem Hochtemperatur-Sterilisationsschritt (wie sie in Krankenhäusern verwendet werden), entfalten sich die meisten und aggregieren, wodurch sie ihre Funktion verlieren. Doch viele natürliche Systeme – wie das Muskel-Titin oder Spinnenseide – deuten darauf hin, dass man, wenn man β-Faltblatt-Wasserstoffbrückenbindungen auf die richtige Weise anordnet, bemerkenswerte mechanische Festigkeit und thermische Widerstandsfähigkeit erzielen kann. Bin Zheng und Mitautoren nehmen diese Idee und treiben sie auf die Spitze. Ausgehend vom Titin I27-Domäne verwenden sie eine KI+MD-Pipeline – RFdiffusion zur Rückgratgenerierung, ProteinMPNN für die Sequenzgestaltung, ESMFold/AlphaFold2 zur Strukturvorhersage und gesteuerte/annealing MD zum Screening – um systematisch die krafttragenden β-Stränge zu verlängern und die Wasserstoffbrückenbindungen im Rückgrat in einer Schergeometrie zu maximieren. Über mehrere Entwurfsrunden hinweg erweitern sie das Netzwerk von 4 auf 33 Rückgrat-H-Bindungen und schaffen eine „SuperMyo“-Serie von Proteinen mit Entfaltungskräften über 1.000 pN – etwa 4× stärker als I27 unter denselben Zugbedingungen. Bemerkenswerterweise falten sich diese Proteine nicht nur nach der Kraftanwendung wieder, sondern behalten auch Struktur und Funktion nach der Exposition gegenüber 150 °C und wiederholten Hochtemperatur-Sterilisationszyklen und können als Vernetzer verwendet werden, um Hydrogels herzustellen, die diese Behandlungen unbeschadet überstehen. Die Botschaft ist kraftvoll: Durch die Kombination von generativem Proteindesign mit physikbasierten Simulationen ist es jetzt möglich, ein einfaches Prinzip – so viele Scher-Modus-Wasserstoffbrückenbindungen wie möglich in β-Faltblätter zu packen – in synthetische Proteine und Materialien umzuwandeln, die mit den mechanostabilen Systemen der Natur konkurrieren oder diese übertreffen, und proteinbasierte Hydrogels und Biomaterialien zu ermöglichen, die unter Bedingungen funktionsfähig bleiben, die normalerweise konventionelle Proteine zerstören würden. Papier: