功能性蛋白质是很多重要生物过程的基础,其中金属离子结合蛋白作为功能性蛋白质的一个重要组成部分在生物体系中发挥着至关重要的作用。理性设计和改造金属离子结合蛋白不仅可以帮助我们认识金属离子与蛋白质之间的相互作用规律,还可以为重构生物途径提供工具[1-2]。我们在前期工作中针对铀酰离子UO2+开展结合蛋白设计,基于组里前期针对蛋白质相互作用设计所建立的"蛋白质关键残基嫁接"策略发展了一种UO2+结合蛋白质设计方法及程序URANTEIN,从自然界中已存在的蛋白质骨架中计算筛选出合适的蛋白质结构并进行设计改造,最终获得与UO2+结合能力达到飞摩尔量级的蛋白质[4]。目前正在利用类似策略进行镉(Cd2+)离子结合位点设计。我们期望通过在大肠杆菌内源性核糖结合蛋白(RBP)骨架结构的基础上进行改造,通过其与镉离子结合后构象的变化引发下游信号,从而可用镉离子控制细菌的趋向性和相关基因表达。通过首轮计算得到7个蛋白质突变体,在细菌水平上筛选发现,表达Cadb-1和Cadb-5两个突变体的大肠杆菌在高于正常大肠杆菌Cd2+致死浓度下可以生长。我们利用等温滴定量热技术(ITC)测定了这两个突变体与镉离子的结合能力,进一步的实验正在进行中。