《自然》杂志近期报道了由人工智能从头设计的合成钙离子通道。这项在华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所完成的研究，展示了通过计算手段构建具有特定功能的跨膜蛋白的可行性。

生物化学教授大卫·贝克表示：“生物化学家们研究离子通道已有数十年之久，而关于其工作原理的争论也几乎同样漫长。我们着手构建新版本，以便生物学家能够精确控制细胞信号传导。”研究团队利用RFdiffusion人工智能程序，从选择性过滤器结构入手，逐步构建出能够特异性传导钙离子的完整通道蛋白。

与天然存在于神经细胞和肌肉细胞膜上的钙通道类似，这种合成通道可调控钙离子流动，进而影响电信号传导。研究主要完成者、博士后研究员刘玉来说明：“通过构建可精确控制的通道，我们希望以全新的方式研究并最终操控细胞行为。”团队通过调整设计工具，成功生成了能在脂质双分子膜中稳定存在的氨基酸序列。

研究人员在昆虫细胞中表达设计的钙通道，并采用膜片钳技术进行功能验证。实验结果显示，多种设计通道均能有效传导钙离子，其对钙离子的选择性达到钠离子的五倍。冷冻电镜三维结构分析证实，合成通道的原子级结构与计算模型高度吻合。

该研究方法为深入探索离子通道选择性机制提供了新途径。研究团队计划继续运用此设计策略，系统研究金属离子通过膜蛋白的物理原理，这些原理对理解神经信号传递和免疫细胞激活等过程具有重要意义。

更多信息： Yulai Liu 等人， 《基于特定选择性滤波器几何结构 的自下而上 Ca2+ 通道设计》，《自然》(2025)。期刊信息： 《自然》