合成聚合物能否替代人体的天然蛋白质
地球上的大多数生命都是基于 20 种氨基酸的聚合物，这些氨基酸已经进化成数十万种不同的、高度专业化的蛋白质。它们催化反应，形成脊柱和肌肉，甚至产生运动。
但所有这些多样性都是必要的吗?生物学可以用更少的构建块和更简单的聚合物同样有效吗?
加州大学伯克利分校的聚合物科学家 Ting Xu 这样认为。她开发了一种方法，仅使用两种、四种或六种不同的构建块(目前用于塑料的构建块)来模拟天然蛋白质的特定功能，并发现这些替代聚合物与真正的蛋白质一样有效，而且比合成更容易试图复制大自然的设计。
作为概念验证，她使用基于机器学习或人工智能的设计方法来合成模拟血浆的聚合物。人造生物流体无需冷藏即可使天然蛋白质生物标记保持完整，甚至使天然蛋白质更耐高温——这是对真实血浆的改进。
蛋白质替代品或随机杂聚物 (RHP) 可能会改变生物医学应用的游戏规则，因为当今的许多努力都在调整天然蛋白质以完成它们最初设计无法完成的事情，或试图重建 3D天然蛋白质的结构。模拟天然人类蛋白质的小分子药物递送是一个热门研究领域。
相反，人工智能可以选择正确数量、类型和排列的塑料构件——类似于牙科填充物中使用的那些——来模拟蛋白质的所需功能，并且可以使用简单的聚合物化学来制造它。
例如，在血浆的情况下，人造聚合物被设计用来溶解和稳定血液中的天然蛋白质生物标志物。徐和她的团队还创造了一种合成聚合物的混合物来代替细胞的内脏，即所谓的胞质溶胶。在一个装满人造生物液体的试管中，细胞的纳米机器，即核糖体，继续泵出天然蛋白质，好像它们并不关心液体是天然的还是人造的。
“基本上，所有数据都表明我们可以使用这种设计框架、这种理念来生成聚合物，以至于生物系统无法识别它是聚合物还是蛋白质，”徐说，加州大学伯克利分校化学和材料科学与工程教授。“我们基本上愚弄了生物学。整个想法是，如果你真的设计它并将你的塑料作为生态系统的一部分注入，它们应该表现得像蛋白质。如果其他蛋白质就像，'好吧，你是我们的一部分, ' 那没关系。
该设计框架还为设计混合生物系统打开了大门，在该系统中，塑料聚合物与天然蛋白质顺畅地相互作用，以改进光合作用等系统。并且可以使聚合物自然降解，使系统可回收和可持续发展。
“你开始考虑塑料的全新未来，而不是所有这些商品，”徐说，他也是劳伦斯伯克利国家实验室的一名教职科学家。她和她的同事们在 3 月 8 日出版的《自然》
杂志上发表了他们的研究结果。生物和非生物聚合物的完美结合
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