蛋白質從頭設計
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
蛋白質從頭設計的實例教程
蛋白-蛋白對接基礎
目標：了解基于序列和基于結構的蛋白質復合物預測手段。
7 Translat和rotation mover
7.1 Low resolution的全局搜索
7.2 High resolution的精細調整
7.3 FoldTree
AM10:00~10:50
七. 抗體設計
目標：熟悉抗體模型預處理流程, 掌握RAbD常用命令
8 抗體結構文件的處理
8.1 PyIgClassify
8.2 抗體抗原對接模型
8.3 CDR區優化
8.4 Framework區優化
案例實踐：? SSD和MSD設計任務
AM11:00~12:00
PM14:00~14:50
八. CartisenDDG 突變掃描 九. RosettaScript應用
目標：熟悉RosettaScript開發流程，了解序列與結構設計原理，完成從頭蛋白質設計的操作練習。
展開 設計團隊終于可以從“懼怕調整”變成“敢于調整”，從“優先選擇”邁向“從容優化”將更多寶貴精力回歸設計本身。
回過頭看，Smart-SIM之所以能做到這一點，歸根結底是抓住了兩個關鍵：一是對幾何變化的強大適應能力。無論通流孔道的孔徑放大還是縮小，孔位加密還是減疏，只要幾何特征落在訓練樣本的覆蓋范圍內，模型即可快速響應。工程師不再需要為每一個微小改動重復整個仿真流程。二是Smart-sIM大幅簡化了對參數輸入的依賴。傳統仿真中那些繁瑣的邊界條件設置、物理參數調試，在此被大幅精簡。算法自動從幾何特征中推斷規律，使得工程師得以專注于設計方案的創新與優化。
設計的過程，本質上是一個不斷試錯、不斷調整、不斷優化的演進路徑。好的設計，往往不是在一條路上走到黑，而是在無數個岔路口都停下來看一看——如果這里改一點，結果會怎樣？如果那里動一下，能不能更好？但過去，這種“停下來看一看”的代價太高了。每一次岔路，都意味著數小時的仿真等待。于是，很多值得一試的想法，還沒來得及看，就被時間成本擋在了門外。
Smart-SIM致力于改變這一現狀，讓仿真學會“隨變而應”——無論通流孔道如何改變，只要幾何特征在其認知范圍內，就能在數秒內給出結果。這意味著，每一個“如果這樣改”的設想，都能快速轉化為“原來是這樣”的清晰答案，讓設計不再是“怕變、少變、不敢變”，而是“敢試、敢調、敢優化”。
讓每一次幾何變化，都能被看見；讓每一次設計調整，都能被驗證。
展開 上述個護類設計作品案例均來自2020當代好設計獎及2021紅點產品設計大獎獲獎作品。
一個好的設計，值得被全世界看到，一個好的設計獎項也應當看到并嘉賞擁有這些特質的設計作品。
2015年德國紅點獎創辦了當代好設計獎（Contemporary Good Design Award，簡稱CGD），它延續了紅點設計大獎的國際化評審標準和組織流程，旨在為當代社會甄選好設計，并期許為獲獎者提供最優質的服務。
“獲得當代好設計獎對獲獎者極具價值，它足以向所有消費者證明，您的產品是中國，乃至全世界的最好設計之一。”
2021年當代好設計獎全球征件自2021年6月23日啟動，目前已進入追加報名階段，截止至10月12日。紅點獎機構創始人兼主席彼得?扎克教授博士從德國發來問候，誠摯地邀請世界各地的制造商與設計師提交優秀的設計作品，邁出走向成功之道的第一步。
“對于獲獎者而言，當代好設計獎是極具價值的。它足以向所有消費者證明，您的產品是中國，乃至全世界的最好設計之一。”
展開 天然蛋白質基材料的分子設計
作者在此部分重點描述了基于蛋白質的材料的基本分子設計，重點是序列/結構特性關系以及常見的生化和結構特征，所介紹的材料是根據它們的結構功能進行組織的，并說明了基于蛋白質的材料利用多肽處理的整個二級結構譜。
作者介紹的四種主要的蛋白質材料，分別是纖維材料（圖4）、具有高可逆變形能力的生物彈性體（圖5）、硬體材料（圖6）和生物粘合劑（圖7）。在每節作者將重點放在一級和二級結構水平的設計上，并討論它們與力學響應的相互作用。
圖4 纖維蛋白材料
圖5 生物彈性蛋白材料
圖6主要由蛋白質制成的堅硬散裝材料
圖7 生物粘附蛋白
3. 蛋白質基材料的生物工程
在此部分，作者綜述了蛋白質基材料的生物工程制造，比較了用于生物制造的不同類型的活體宿主，包括它們各自的主要優點/缺點和當前的局限性。同時也描述了純化方法，因為在許多情況下它仍然是蛋白質基材料放大的瓶頸。
氣溶膠、靜電紡絲、浸沒、微流體、光刻等各種制造方法已被用于制造長度尺度從納米到毫米的材料，包括具有潛在醫療和工業應用的納米球、無紡納米纖維、復合材料、薄膜、纖維、粘合劑、水凝膠和氣凝膠（圖8）。
圖8 生物技術生產的蜘蛛絲蛋白的多種材料應用
由于從貽貝中提取天然貽貝足蛋白的純化程序復雜且成本高，因此開發了各種重組生產貽貝足蛋白（rMFP）的方法。
展開 化療藥物和蛋白質藥物是目前臨床上腫瘤藥物治療的兩種主要手段，并且兩類藥物的聯合使用可產生協同增強的抗腫瘤功效。然而，化療藥物和蛋白質藥物在藥代動力學和生物分布等方面的巨大差異以及嚴重的藥物毒副作用限制了傳統聯用治療的應用。為了獲得最佳的協同抗腫瘤功效，蛋白質-化療藥物-高分子（protein-drug-polymer, PDP）偶聯物是一種簡潔有效的藥物聯用策略，利用高分子材料共價偶聯藥物，形成藥物共遞送系統，并以可控的方式在腫瘤靶位釋放出雙重或多重藥物。目前對PDP偶聯物的設計和體內抗腫瘤研究甚少。
北京大學呂華課題組報道了一種位點特異且結構明確的多重響應性干擾素-聚硫辛酰肼阿霉素-聚氨基酸偶聯物（IFN-PolyDox-PEP），用于腫瘤的聯合藥物治療。作者巧妙地將蛋白質-聚氨基酸的定點偶聯Grafting-to技術與原位冷凍聚合生長聚二硫化物的Grafting-from技術相結合，使不同種類的高分子材料在藥物遞送的各個階段充分發揮作用。首先，聚氨基酸的修飾顯著提升藥物的半衰期，有利于更好地實現藥物的腫瘤富集。隨后，腫瘤微環境高表達的MMP酶介導的酶切釋放出干擾素蛋白原藥，提高干擾素對腫瘤細胞表面干擾素受體的結合力，充分發揮干擾素的抗腫瘤活性。進一步，聚二硫化物的特殊入胞機制和解聚性能促進了阿霉素的胞內遞送和無痕釋放（圖1）。
圖1.（A）IFN-PolyDox-PEP的合成示意圖。（B）集MMP酶響應，酸響應和谷胱甘肽響應于一體，促進IFN和Dox靶向釋放，實現蛋白質-化療藥聯合用藥，增強抗腫瘤協同效應。
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一、一改幾何，仿真重啟：設計的“連鎖反應”
在核能工程領域，反應堆作為核心設備，其堆芯溫度場和流場的分布直接影響著運行安全與熱工效率。為優化冷卻劑流動特性與換熱效果，工程師通常在堆芯構件中設計不同形式的通流孔道。這些孔道雖小，卻是冷卻劑的流動路徑，也是熱量帶走的通道。其孔徑大小、分布密度、排列方式及幾何形狀，均會顯著影響反應堆內部的流動傳熱行為：孔徑的微小放大可能導致流量顯著增加；孔位的少許偏移或許引發溫度分布的全局變化
，完成從頭蛋白質設計的操作練習。
RosettaScript應用
目標：熟悉RosettaScript開發流程，了解序列與結構設計原理，完成從頭蛋白質設計的操作練習。
，完成從頭蛋白質設計的操作練習。
由化石燃料生產的聚合材料與20世紀工業活動的發展密切相關，但這些材料的制造和處置帶來了巨大的可持續挑戰。因此，迫切需要以更可持續的方式生產且其降解產物對環境無害的材料。天然生物聚合物，在性能上可以與合成聚合物競爭，有時甚至超過合成聚合物。其中，基于蛋白質的材料是一類應用十分廣泛的可持續材料。
基于此，來自芬蘭國家技術研究中心的Pezhman
2021年，個人護理成為繼電子、服飾等熱銷品類后，又一飛速成長的潛力市場。
在受到疫情重創的背景下仍能有可喜的成績，固然離不開“新消費、新場景、新營銷”的構建。對于設計師和品牌商而言，面對全新的消費環境和年輕的消費群體，該如何在堅守品牌理念的同時，依靠產品的設計創新實現快速搶占市場，把握消費者心智
化療藥物和蛋白質藥物是目前臨床上腫瘤藥物治療的兩種主要手段，并且兩類藥物的聯合使用可產生協同增強的抗腫瘤功效。然而，化療藥物和蛋白質藥物在藥代動力學和生物分布等方面的巨大差異以及嚴重的藥物毒副作用限制了傳統聯用治療的應用。為了獲得最佳的協同抗腫瘤功效，蛋白質-化療藥物-高分子（protein-drug-polymer,
