Proteine progettate con AI che sopravvivono a 150 °C e forze in nanonewton Le proteine sono solitamente macchine fragili. Se le riscaldi, le tiri o le sottoponi a un passaggio di sterilizzazione ad alta temperatura (come quelli utilizzati negli ospedali), la maggior parte si srotola e si aggrega, perdendo la loro funzione. Eppure molti sistemi naturali—come la titina muscolare o la seta di ragno—suggeriscono che se organizzi i legami idrogeno β-sheet nel modo giusto, puoi ottenere una straordinaria resistenza meccanica e resilienza termica. Bin Zheng e i coautori prendono quell'idea e la portano all'estremo. Partendo dal dominio I27 della titina, utilizzano un pipeline AI+MD—RFdiffusion per la generazione della struttura, ProteinMPNN per la progettazione della sequenza, ESMFold/AlphaFold2 per la previsione della struttura e MD guidato/annealing per lo screening—per allungare sistematicamente i filamenti β portanti forze e massimizzare i legami idrogeno della struttura in una geometria di taglio. Attraverso più cicli di progettazione, fanno crescere la rete da 4 a 33 legami H della struttura, creando una serie di proteine “SuperMyo” con forze di srotolamento superiori a 1.000 pN—circa 4 volte più forti della I27 nelle stesse condizioni di trazione. Remarkably, queste proteine non solo si riavvolgono dopo la forza, ma mantengono anche la struttura e la funzione dopo l'esposizione a 150 °C e cicli ripetuti di sterilizzazione ad alta temperatura, e possono essere utilizzate come leganti per creare idrogeli che sopravvivono a quei trattamenti intatti. Il messaggio è potente: combinando la progettazione generativa delle proteine con simulazioni basate sulla fisica, è ora possibile trasformare un semplice principio—imballare il maggior numero possibile di legami idrogeno in modalità taglio nei β sheet—in proteine e materiali sintetici che rivaleggiano o superano i sistemi meccanostabili della natura, abilitando idrogeli e biomateriali a base di proteine che rimangono funzionali in condizioni che normalmente distruggerebbero le proteine convenzionali. Articolo: