西湖大学突破跨膜蛋白设计：HBC599荧光基团的革命性应用

跨膜蛋白设计的新里程碑

西湖大学卢培龙课题组在《自然》杂志上发表了一项突破性研究，首次实现了跨膜荧光激活蛋白的从头设计。这一成果不仅为膜蛋白设计领域带来了重大突破，还为HBC599荧光基团的应用开辟了新的可能性。

HBC599荧光基团的革命性应用

HBC599是一种在游离状态下不发光的荧光基团，只有在与特定蛋白结合后才会发出强烈的荧光信号。卢培龙团队成功设计出一种跨膜荧光激活蛋白（tmFAP），能够特异性结合HBC599，并在结合后使其荧光亮度激活超过1600倍。这一发现为跨膜蛋白的功能设计提供了新的范式。

冷冻电镜解析高分辨率结构

研究团队利用冷冻电镜技术，成功解析了设计蛋白与HBC599复合物的高分辨率结构。这一结构不仅验证了设计模型的准确性，还为未来进一步优化和应用提供了坚实的基础。

跨膜蛋白设计的挑战与突破

跨膜蛋白的设计面临着多重挑战，包括膜环境的复杂性、蛋白表达和纯化的困难等。卢培龙团队通过结合深度学习和基于能量的方法，成功克服了这些难题，实现了跨膜蛋白与配体分子在膜内的非共价相互作用的精确设计。

广泛应用前景

这一研究成果在多个领域具有广泛的应用前景，包括：

• 膜成像：设计蛋白可用于高分辨率膜成像，帮助科学家更深入地了解细胞膜的结构和功能。

• 跨膜传感器：开发新型跨膜传感器，用于检测膜电位和其他生物信号。

• 跨膜物质传输：设计新型跨膜蛋白，用于精确控制物质进出细胞，为药物递送系统提供新的工具。

结语

西湖大学卢培龙课题组的这一突破性研究，不仅为跨膜蛋白设计提供了新的思路和方法，还为HBC599荧光基团的应用开辟了广阔的前景。未来，这一技术有望在生物医学和生物工程领域带来更多的创新和突破。