新研究发现昆虫蛋白质可减缓体重增加并改善健康状况

新研究发现昆虫蛋白质可减缓体重增加并改善健康状况新研究发现，在小鼠的高脂肪饮食中用黄粉虫代替传统蛋白质可为健康带来诸多益处，包括减少体重增加和改善胆固醇。虽然西方社会对食用昆虫还有些犹豫，但昆虫是一种环境可持续的蛋白质来源。除了增加膳食纤维，营养学家还建议在体重管理计划中多吃优质蛋白质。这项研究的主要作者凯利-斯旺森（KellySwanson）说："我们从早些时候对公鸡的研究中得知，黄粉虫是一种优质、易消化的蛋白质来源，而且在环境上具有可持续性。"斯旺森的研究小组给小鼠喂食高脂肪饮食（46%的热量来自脂肪）和酪蛋白（一种来自乳制品的蛋白质），喂食12周后，小鼠改吃替代蛋白质。另一组是对照组，在整个实验过程中食用含酪蛋白的瘦肉食物。到引入黄粉虫时，高脂饮食组已经肥胖并出现了代谢综合征，这是一种增加心脏病发作、中风、糖尿病和其他健康问题风险的疾病。凯利-斯旺森（KellySwanson）发现黄粉虫蛋白可以减缓肥胖小鼠的体重增加并改善血液代谢物。资料来源：L.BrianStauffer，伊利诺伊大学随后，小鼠开始食用两种类似于面粉的粉末状干黄粉虫，以替代饮食中50%或100%的酪蛋白。在食用实验饮食8周期间和之后，研究小组测量了体重、身体成分、血液代谢物以及肝脏和脂肪组织的基因表达。与摄入高脂肪膳食和酪蛋白的小鼠相比，黄粉虫蛋白并没有使肥胖小鼠的体重减轻，但它们的体重增加速度减慢了。其益处远不止于此。斯旺森说："这并不是体重减轻的情况；它们只是通过黄粉虫减缓了体重增加的速度。更重要的影响是改善了他们的血脂状况。他们的低密度脂蛋白（即所谓的'坏胆固醇'）下降了，而高密度脂蛋白（即'好胆固醇'）上升了。从基因表达的角度来看，炎症减少了，一些脂质和葡萄糖代谢基因发生了改变。并非一切都是积极的，但从新陈代谢的角度来看，他们的情况更好了。"其中一些益处可能与甲壳素有关，甲壳素是一种构成昆虫外骨骼的纤维材料。斯旺森说，虽然甲壳素的作用还没有得到很好的研究，但它似乎像纤维一样，能刺激肠道中有益微生物的活动。他正在撰写另一篇论文，研究黄粉虫对小鼠微生物群的影响。其他研究也评估了替代蛋白质对小鼠肥胖体重的控制作用，但大多数研究都使用了基因改变的小鼠，这种小鼠无论如何都会保持肥胖。斯旺森的研究小组有意使用"野生型"小鼠，这样它们就能像许多人类一样通过饮食增加体重。但人类准备好接受黄粉虫蛋白了吗？斯旺森说："对于西方社会的许多人来说，吃昆虫是不太正常的，但有些人几千年来一直依赖昆虫蛋白质。随着蛋白质短缺成为现实，昆虫餐或许还有用武之地。"不过，目前黄粉虫蛋白尚未获得美国食品和药物管理局的批准。对昆虫好奇的人可以试试蟋蟀粉，根据《食品、药品和化妆品法》，蟋蟀粉可以用于食品中。斯旺森说："你看不到腿或类似的东西，这看起来只是一种面粉，不会对食品的口味或其他特性产生负面影响。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385617.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385617.htm

新研究揭示紫外线如何降解冠状病毒

新研究揭示紫外线如何降解冠状病毒南安普顿大学的一项研究发现，紫外线激光通过破坏SARS-CoV-2的遗传物质和蛋白质尖峰，有效地使其失活。这一发现加深了人们对基于光的病毒灭活的理解，为在传统方法不可行的环境中采用新型消毒方法铺平了道路。资料来源：南安普顿大学南安普顿大学的研究人员研究了紫外线激光如何通过影响这些关键成分来摧毁病毒。通过使用两种不同波长的专用紫外线激光，科学家们能够确定每种病毒成分在强光下是如何降解的。他们发现基因组材料对降解非常敏感，而蛋白质尖峰则失去了与人体细胞结合的能力。紫外线包括UVA、UVB和UVC光。从太阳照射到地球表面的频率低于280纳米的紫外线很少。南安普顿的研究小组在研究中使用的正是这种较少研究的紫外线，因为它具有消毒特性。紫外线会被不同的病毒成分强烈吸收，包括遗传物质（约260纳米）和蛋白质尖峰（约230纳米），因此研究小组选择了266纳米和227纳米的激光频率用于该项目。由苏梅特-马哈詹（SumeetMahajan）教授领导的南安普顿大学科学家与激光器制造商MSquaredLasers的科学家密切合作，共同撰写的研究报告发表在美国化学学会期刊《ACSPhotonics》上。研究小组发现，266纳米光在低功率下会造成RNA损伤，影响病毒的遗传信息。266纳米光还破坏了SARS-CoV-2棘突蛋白的结构，通过分解二硫键和芳香族氨基酸降低了其与人体细胞结合的能力。227纳米波长的光对RNA损伤的诱导作用较弱，但对通过氧化（一种涉及氧气的化学反应）破坏蛋白质的作用较强，因为氧化会使蛋白质结构解体。重要的是，SARS-CoV-2是RNA病毒中基因组最大的病毒之一。这使它对基因组损伤特别敏感。马哈詹教授说："光灭活空气传播的病毒为我们的公共场所和敏感设备的消毒提供了一种多功能工具，否则传统方法可能难以消除这些场所和设备的污染。现在我们了解了病毒中的分子成分对光灭活的不同敏感性，这为我们提供了精细调整消毒技术的可能性。"光基失活技术之所以受到广泛关注，是因为它的应用范围很广，而传统的液基失活方法并不适用。现在，人们对失活机理有了更深入的了解，这是推广该技术的重要一步。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1415211.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1415211.htm

超导纳米线：用于蛋白质离子检测的量子技术大突破

超导纳米线：用于蛋白质离子检测的量子技术大突破用超导纳米线计算单个蛋白质。背景和纳米线是在Photoshop中使用生成填充AI更改的。(人类胰岛素PDB:3I40）与传统探测器相比，超导纳米线探测器还能通过撞击能量区分大分子。这样就能更灵敏地检测蛋白质，并在质谱分析中提供更多信息。这项研究的结果最近发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上。质谱技术的进步在生命科学的许多领域，包括蛋白质研究、诊断和分析领域，对大分子的检测、识别和分析都非常有趣。质谱法通常用作一种检测系统--这种方法通常根据带电粒子（离子）的质量电荷比将其分离，并测量检测器产生的信号强度。这就提供了不同类型离子的相对丰度信息，因此也就提供了样品的组成信息。然而，传统的探测器只能对具有高冲击能量的粒子实现较高的探测效率和空间分辨率--一个国际研究小组利用超导纳米线探测器克服了这一限制。超导技术的创新应用在目前的研究中，由维也纳大学协调，与代尔夫特（SingleQuantum）、洛桑（EPFL）、阿尔梅勒（MSVision）和巴塞尔大学的合作伙伴组成的欧洲联合研究小组首次展示了在所谓的四极杆质谱法中使用超导纳米线作为蛋白质束的优秀探测器。来自待分析样品的离子被送入四极杆质谱仪进行过滤。维也纳大学物理系量子纳米物理学组的项目负责人马库斯-阿恩特（MarkusArndt）解释说："如果我们现在使用超导纳米线代替传统的探测器，我们甚至可以识别以低动能撞击探测器的粒子。这得益于纳米线探测器的特殊材料特性（超导性）。"维也纳大学SuperMaMa实验室外景。悬挂的镀金插件是辐射防护罩，超导纳米线探测器就安装在它后面：维也纳大学量子纳米物理学实验室这种探测方法的关键在于纳米线在极低的温度下进入超导状态，在这种状态下，纳米线失去电阻，允许无损电流流动。进入的离子激发超导纳米线，使其恢复到正常导电状态（量子转换）。在这一转变过程中，纳米线电特性的变化被解释为探测信号。第一作者马塞尔-施特劳斯（MarcelStrauß）说："通过我们使用的纳米线探测器，我们利用了从超导态到正常导电态的量子转变，因此可以比传统的离子探测器性能高出三个数量级"。事实上，纳米线探测器在极低的撞击能量下就能产生显著的量子产率，重新定义了传统探测器的可能性。"此外，采用这种量子传感器的质谱仪不仅可以根据分子的质量和电荷状态区分分子，还可以根据分子的动能对其进行分类。"马塞尔-施特劳斯（MarcelStrauß）说："这就提高了检测能力，并为获得更好的空间分辨率提供了可能。"纳米线探测器可以在质谱分析、分子光谱分析、分子偏转测量或分子量子干涉测量等需要高效率和高分辨率的领域找到新的应用，尤其是在低冲击能量条件下。合作与资助单量子公司（SingleQuantum）领导超导纳米线探测器的研究，洛桑联邦理工学院（EPFL-Lausanne）的专家提供超冷电子器件，MSVISION公司是质谱分析领域的专家，巴塞尔大学的专家负责化学合成和蛋白质功能化。维也纳大学凭借其在量子光学、分子束和超导方面的专业知识，将所有组件整合在一起。这项工作由欧盟委员会资助，是SuperMaMa项目（860713）的一部分，该项目致力于研究用于质谱分析和分子分析的超导探测器。戈登和贝蒂-摩尔基金会（Gordon&BettyMooreFoundation）（10771）为分析修饰蛋白质提供了资助。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404053.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404053.htm

揭开大脑疾病的秘密：当蛋白质陷入固态时

揭开大脑疾病的秘密：当蛋白质陷入固态时研究人员利用先进的光学技术研究了与神经退行性疾病相关的蛋白质聚集体的形成。通过分析一种与渐冻症有关的蛋白质，他们对蛋白质从液态到固态的转变有了前所未有的深入了解，从而揭示了阿尔茨海默氏症和渐冻症等疾病的真相。上图是显示蛋白质凝结相互作用的纳米扫描图像。资料来源：悉尼大学这种液态到固态的转变会引发所谓的淀粉样纤维的形成。淀粉样纤维可在神经元中进一步形成斑块，导致神经退行性疾病，如阿尔茨海默氏症。悉尼大学的生物医学工程师与剑桥大学和哈佛大学的科学家合作，现已开发出精密的光学技术，可近距离监测这些蛋白质聚集体的形成过程。通过测试一种与肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）有关的蛋白质，悉尼大学的工程师们密切监测了这种蛋白质从液相到固相的转变过程。三维共聚焦显微镜扫描培养24小时的FUS蛋白质凝结物，显示了这项研究揭示的特征性核壳结构。资料来源：悉尼大学这项研究发表在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上，其主要作者沈怡博士说："这是从基础角度理解神经退行性疾病如何发展的巨大进步。"生物医学工程学院高级讲师、悉尼大学纳米研究所成员DanieleVigolo博士说："我们现在可以在纳米尺度（百万分之一米）上直接观察到这些关键蛋白质从液态向固态的转变。蛋白质在液-液相分离过程中经常会形成凝结物，这种凝结物广泛存在于关键和健康的生物功能中，例如人类胚胎的形成。这一过程有助于蛋白质浓度至关重要的生化反应，还能促进健康的蛋白质-蛋白质相互作用。"Vigolo和沈的研究团队。资料来源：悉尼大学沈博士是化学与生物分子工程学院（SchoolofChemicalandBiomolecularEngineering）的ARCDECRAFellow，同时也是悉尼纳米研究中心（SydneyNano）的成员。"这可能导致与神经退行性疾病相关的异常结构，因为蛋白质不再表现出快速还原成液态的能力。因此，监测凝结动态至关重要，因为它们会直接影响病理状态，"她说。世界上首次对这一过程进行的纳米级光学观测使研究小组得以确定，从液态到固态蛋白质的转变始于蛋白质凝聚物的界面。这个相变窗口还揭示了这些蛋白质团聚体的内部结构是异质的，而以前人们认为它们是均质的。Vigolo博士说："我们的发现有望从根本上大大提高我们对神经退行性疾病的认识。这意味着一个充满希望的新研究领域，可以让我们更好地了解阿尔茨海默病和渐冻症是如何在大脑中发展的，这些疾病影响着全球数百万人。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379653.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379653.htm

研究人员设计“纳米陷阱” 提供有关蛋白质团块的新见解

研究人员设计“纳米陷阱”提供有关蛋白质团块的新见解图片显示的是蛋白质捕获器，它由纳米级腔室和聚合物组成，在上方形成门。这些"门"通过将温度升高约10度来打开。然后，聚合物会改变形状，变成更紧凑的状态，这样蛋白质就可以进出了。资料来源：查尔默斯理工大学朱莉娅-耶尔勒巴克领导该研究项目的查尔姆斯大学教授安德烈亚斯-达林（AndreasDahlin）说："我们相信，我们的方法具有巨大的潜力，可以加深人们对许多不同疾病的早期和危险过程的了解，并最终帮助人们了解如何用药物来对抗这些疾病。"在人体内形成团块的蛋白质会导致多种疾病，包括渐冻人症、老年痴呆症和帕金森症。如果能更好地了解凝块是如何形成的，就能找到有效的方法在早期将其溶解，甚至完全防止其形成。AndreasDahlin，查尔姆斯理工大学化学与化学工程系教授。图片来源：查尔默斯理工大学MikaelTerfors如今，有各种技术可以研究过程的后期阶段，即团块变大并形成长链的阶段，但直到现在，还很难跟踪早期的发展，因为那时它们还非常小。现在，这些新的捕集器可以帮助解决这个问题。可长时间进行高浓度研究研究人员将他们的工作描述为世界上最小的闸门，只需按下按钮就能打开和关闭。这些门成为陷阱，将蛋白质锁在纳米级的腔室中。蛋白质无法逃脱，从而将在这一水平上观察蛋白质的时间从一毫秒延长到至少一小时。这种新方法还可以在很小的体积内封闭几百个蛋白质，这对进一步了解情况非常重要。"我们希望看到并更好地理解的团块由数百个蛋白质组成，因此如果我们要研究它们，就必须能够捕获如此大量的蛋白质。"AndreasDahlin说："小体积内的高浓度意味着蛋白质会自然地相互碰撞，这是我们新方法的一大优势。"为了将这种技术用于研究特定疾病的病程，还需要继续开发这种方法。"捕获器需要进行调整，以吸引与你感兴趣的特定疾病相关的蛋白质。"AndreasDahlin说："我们现在的工作是规划哪些蛋白质最适合研究。"新陷阱的工作原理研究人员开发的捕集器由所谓的聚合物刷组成，位于纳米级腔室的口部。要研究的蛋白质包含在液体溶液中，经过特殊化学处理后被吸引到腔室壁上。当闸门关闭时，蛋白质就会脱离腔壁，开始相互移动。在捕集器中，您可以研究单个的蛋白质团块，这比同时研究许多蛋白质团块能提供更多信息。例如，团块可能由不同的机制形成，具有不同的大小和结构。只有逐个分析才能观察到这些差异。实际上，蛋白质可以在捕集器中保留几乎任意长的时间，但目前，时间受到化学标记保留时间的限制。在这项研究中，研究人员成功地将可见性保持了一个小时。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398913.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398913.htm

微软开源新型蛋白质生成人工智能 EvoDiff

微软开源新型蛋白质生成人工智能EvoDiff但是，从计算和人力资源的角度来看，目前在实验室设计蛋白质的过程成本高昂。它需要提出一种能在体内执行特定任务的蛋白质结构，然后找到一种可能"折叠"到该结构中的蛋白质序列（组成蛋白质的氨基酸序列）。(蛋白质必须正确折叠成三维形状，才能实现其预期功能）。其实不一定非要这么复杂。本周，微软公司推出了一个通用框架EvoDiff，该公司声称可以根据蛋白质序列生成"高保真"、"多样化"的蛋白质。与其他蛋白质生成框架不同的是，EvoDiff不需要目标蛋白质的任何结构信息，省去了通常最费力的步骤。微软高级研究员凯文-杨（KevinYang）说，EvoDiff开源后，可用于创建新疗法和给药方法的酶，以及用于工业化学反应的新酶。"我们的设想是，EvoDiff将扩展蛋白质工程的能力，使其超越结构-功能范式，走向可编程、序列优先的设计，"EvoDiff的共同创建者之一杨在接受TechCrunch电子邮件采访时说。"通过EvoDiff，我们证明了我们可能实际上并不需要结构，而是'蛋白质序列就是你所需要的一切'，从而可控地设计出新的蛋白质"。EvoDiff框架的核心是一个640参数模型，该模型是根据所有不同物种和功能类别蛋白质的数据训练而成的。(参数"是人工智能模型从训练数据中学到的部分，基本上定义了模型处理问题的技能--在本例中就是生成蛋白质）。训练模型的数据来自序列比对的OpenFold数据集和UniRef50，后者是UniProt数据集的一个子集，UniProt是由UniProt联盟维护的蛋白质序列和功能信息数据库。EvoDiff是一种扩散模型，其结构类似于稳定扩散和DALL-E2等许多现代图像生成模型。EvoDiff可以学习如何从几乎完全由噪声组成的起始蛋白质中逐渐减去噪声，从而使其缓慢地、一步一步地接近蛋白质序列。EvoDiff生成蛋白质的过程。扩散模型已越来越多地应用于图像生成以外的领域，从设计新颖的蛋白质（如EvoDiff），到创作音乐，甚至合成语音。"如果说[从EvoDiff]中能得到什么启发的话，我认为那就是我们可以--也应该--通过序列来生成蛋白质，因为我们能够实现通用性、规模和模块化，"EvoDiff的另一位共同贡献者、微软高级研究员阿瓦-阿米尼（AvaAmini）通过电子邮件说。"我们的扩散框架让我们有能力做到这一点，也让我们能够控制如何设计这些蛋白质，以实现特定的功能目标。"对于阿米尼的观点，EvoDiff不仅能创造新蛋白质，还能填补现有蛋白质设计中的"空白"。例如，如果蛋白质的某一部分与另一种蛋白质结合，该模型就能围绕这一部分生成符合一系列标准的蛋白质氨基酸序列。由于EvoDiff是在"序列空间"而非蛋白质结构中设计蛋白质，因此它还能合成最终无法折叠成最终三维结构的"无序蛋白质"。与正常功能的蛋白质一样，无序蛋白质在生物学和疾病中发挥着重要作用，比如增强或降低其他蛋白质的活性。需要指出的是，EvoDiff背后的研究还没有经过同行评审--至少目前还没有。参与该项目的微软数据科学家萨拉-阿拉姆达里（SarahAlAMDari）承认，在该框架投入商业应用之前，"还有很多扩展工作要做"。阿拉姆达里通过电子邮件说："这只是一个6.4亿参数的模型，如果我们将其扩展到数十亿参数，我们可能会看到生成质量的提高。虽然我们展示了一些粗粒度策略，但要实现更精细的控制，我们希望EvoDiff以文本、化学信息或其他方式为条件，指定所需的功能。"下一步，EvoDiff团队计划测试该模型在实验室中生成的蛋白质，以确定它们是否可行。如果可行，他们将开始下一代框架的工作。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1384011.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1384011.htm