蛋白质设计的概述和历史记录
在合理的蛋白质设计的目标是预测氨基酸 序列，将折叠到一个特定的蛋白质结构。尽管可能的蛋白质序列数量众多，并随蛋白质链的大小呈指数增长，但其中只有一个子集可以可靠且快速地折叠为一种天然状态。蛋白质设计涉及鉴定该子集中的新序列。蛋白质的天然状态是链的构象自由能最小值。因此，蛋白质设计就是寻找具有所选结构作为自由能最小值的序列。从某种意义上讲，它与蛋白质结构预测相反。在设计上，三级结构被指定，并确定要折叠的序列。因此，它也被称为反向折叠。因此，蛋白质设计是一个优化问题：使用一些评分标准，选择可以折叠成所需结构的优化序列。
在1970年代和1980年代合理设计了xxx个蛋白质时，这些蛋白质的序列是根据对其他已知蛋白质、序列组成、氨基酸电荷和所需结构的几何形状的分析手动进行优化的。首先设计的蛋白质归功于Bernd Gutte，他设计了已知催化剂的简化版，牛核糖核酸酶以及由β-折叠和α-螺旋（包括DDT的结合剂）组成的三级结构。Urry及其同事后来根据序列组成规则设计了类似弹性蛋白的纤维肽。理查森及其同事设计了79个残基的蛋白质，与已知蛋白质没有序列同源性。在1990年代，功能强大的计算机，氨基酸构象库以及主要为分子动力学模拟开发的力场的出现促成了基于结构的计算蛋白质设计工具的开发。随着这些计算工具的发展，在过去的30年中，蛋白质设计取得了巨大的成功。Stephen Mayo和他的同事在1997年成功完成了从头开始完全成功设计的xxx个蛋白质，随后不久，Peter S. Kim和他的同事在1999年设计了不自然的右旋卷曲螺旋的二聚体，三聚体和四聚体。在2003年，大卫·贝克（David Baker）的实验室将全蛋白质设计成自然界中从未见过的折叠。之后，在2008年，贝克（Baker）小组通过计算设计了用于两种不同反应的酶。在2010年，使用计算机设计的蛋白质探针从患者血清中分离出了一种最强大的广泛中和抗体。[8]由于这些成就和其他成功，蛋白质设计已成为可用于蛋白质工程的最重要工具之一。人们非常希望新的蛋白质的设计，无论大小，都可以用于生物医学和生物工程。
