Proteazy to enzymy rozcinające wiązania peptydowe w białkach. W dwóch pracach opublikowanych w „Nature” w 2026 r. część projektów opracowanych z pomocą AI wykazała aktywność, a jedna proteaza cynkowa przecięła zamierzony cel w komórkach. John Timmer opisał te wyniki w Ars Technica 14 października 2026 r..
To postęp w projektowaniu enzymów, ale ich zastosowanie medyczne wymagałoby rozwiązania problemów z dostarczeniem proteazy do właściwej tkanki lub komórki i z reakcją układu odpornościowego. Przy celach wewnątrzkomórkowych przeszkodą jest także dostarczenie genu kodującego enzym.
Jak zaprojektowano proteazy
Badacze zachowali aminokwasy tworzące centrum katalityczne znanych enzymów, a pozostałą część białka zaprojektowali na nowo. Punktem wyjścia była proteaza cynkowa z układu pokarmowego raka oraz proteaza cysteinowa z drożdży.
Według opisu Timmera RFdiffusion2 generował szkielety białek z ograniczeniami: aminokwasy katalityczne miały znaleźć się blisko siebie, a sekwencja docelowa — w pobliżu centrum katalitycznego. Następnie ProteinMPNN dobierał sekwencje aminokwasów zgodne ze szkieletem, tworzeniem centrum katalitycznego i wiązaniem celu. AlphaFold3 posłużył do przewidywania struktur wielu projektów; w sprawdzonych bazach badacze nie znaleźli ich bliskich odpowiedników.
Co wykazały testy aktywności
Część zaprojektowanych enzymów wykazała aktywność, ale wyniki zależały od rodzaju proteazy i warunków projektowania. Timmer opisał trzy odrębne zestawy:
| Zestaw i warunek | Zakres testu | Wynik i odniesienie |
| Proteaza cysteinowa | 12 szkieletów i 69 zestawów aminokwasów | 13 projektów wykazało aktywność; w relacji podano 19%. Aktywność była niższa niż w modelowym enzymie drożdżowym. |
| Proteaza cynkowa bez ograniczenia położenia wody | 89 projektów | 14 wykazało słabą aktywność. |
| Proteaza cynkowa z uwzględnieniem prawidłowego położenia wody | 38 projektów | 35 wykazało pewną aktywność; jej poziom był na ogół niższy niż w enzymie wyjściowym. |
Zestawy cynkowe miały różne warunki i opisy aktywności. W modelowaniu nieaktywnych projektów cząsteczka wody mogła blokować miejsce reakcji; w odrębnym zestawie uwzględniono jej prawidłowe położenie. Liczby 14 z 89 i 35 z 38 dotyczą więc osobnych serii, a określenia „słaba” i „pewna” aktywność nie są wspólną miarą porównawczą.
Co zmieniły wybrane warianty
Wyniki najlepszych wariantów nie opisują wszystkich zaprojektowanych enzymów. Według relacji Timmera najlepszy wariant proteazy cysteinowej przyspieszał cięcie zamierzonej sekwencji docelowej 10⁹ razy, zachowując wysoką swoistość. Wariant cynkowy v2 był 30 razy aktywniejszy od pierwotnego projektu; przyspieszał też cięcie wiązania peptydowego 10¹⁰ razy.
Co oznacza wynik uzyskany w komórkach
Gdy proste przestawienie istniejącego projektu na inny cel nie przyniosło dobrych rezultatów, badacze rozpoczęli projektowanie proteazy cynkowej od nowa. Nowy enzym przeciął zamierzony cel w komórkach. Białko docelowe było związane z zaburzeniami neurologicznymi, w tym chorobą Alzheimera i otępieniem czołowo-skroniowym.
To wynik eksperymentu komórkowego. Przejście do zastosowań medycznych wymagałoby dostarczenia enzymu do odpowiedniej tkanki lub komórki i ograniczenia ryzyka reakcji immunologicznej. Jeśli cel znajduje się wewnątrz komórki, potrzebne byłoby również dostarczenie genu kodującego proteazę.
