当华盛顿大学的戴维·贝克（David Baker）因其在计算蛋白质设计领域的开创性工作获得2024年诺贝尔化学奖时，这一认可在科学界引起了强烈反响。对于亚利桑那州立大学分子科学学院的副教授杰里米·米尔斯（Jeremy Mills）来说，这个消息对他来说有着个人意义。作为贝克实验室的一名博士后研究员，米尔斯紧密地与这位新晋诺贝尔奖得主合作，汲取了对他自己在该领域工作至今仍有影响的经验和见解。
在亚利桑那州立大学，米尔斯基于在贝克实验室的经验，与他的学生分享他的热情，并推动研究，重点是使用先进的计算技术定制设计新蛋白质——这项工作可能会带来治疗疾病的突破，开发用于工业的新酶，并解决关键的环境挑战。“在戴维的实验室工作是一次真正独特的经历，”同时也是亚利桑那州立大学生物设计中心分子设计和仿生学系成员的米尔斯说道。“每天，我的同事和我都在做那些之前从未有人尝试过，但看似极具挑战性的工作。
我真的很热爱蛋白质设计领域，希望能让更多人像我一样对此感到振奋。”亚利桑那州立大学新闻与米尔斯讨论了他在分子科学学院的当前研究、在贝克实验室的时光以及计算蛋白质设计的未来应用。问题：当你听到戴维·贝克与德米斯·哈萨比斯和约翰·朱姆帕一起获得诺贝尔奖时，你的反应是什么？你认为这将如何影响计算蛋白质设计领域？回答：当我听到戴维获得诺贝尔奖时，我欣喜若狂。
从研究生教育的中期起，我就彻底爱上了蛋白质设计领域。能够在计算机上操控蛋白质的原子结构，然后在实验结果中看到调整的效果，是我作为科学家能做的最有趣的事情。我希望这次获奖能为下一代科学家们带来我所感受到的同样兴奋。问题：对于不熟悉的人，你如何描述计算蛋白质设计及其可能对日常生活的影响和重要性？回答：蛋白质就像所有生物体中的小机器，执行基本的生物任务。
它们由氨基酸链构成，特定的氨基酸顺序决定了蛋白质的形状和功能。在计算蛋白质设计中，我们使用计算机来预测改变某些氨基酸如何影响蛋白质的功能。这使我们能够“设计”具有特定任务的新蛋白质。历史上，科学家们不得不在实验室中测试无数种蛋白质的变体，但戴维·贝克的软件Rosetta能在计算机上模拟这个过程，加快了有用蛋白质的发现速度。
迄今为止，这项技术已经创造了新的酶、基于蛋白质的药物，比如COVID疫苗，甚至能中和有害物质如芬太尼的蛋白质，显示出其在极大改善人类健康方面的潜力。问题：您能否描述您实验室中与此相关的一些激动人心的研究项目？回答：在我的实验室中，我们使用戴维·贝克的Rosetta软件来设计蛋白质，但我们更进一步，纳入自然界中不存在的氨基酸。
我特别感兴趣的一个项目是使用一种特殊类型的氨基酸，这种氨基酸可以与金属离子结合以创造依赖于金属起作用的酶。虽然这是一项艰难的挑战，但如果我们成功，可能会迅速创建出可分解有害蛋白质的酶，例如COVID病毒中的刺突蛋白。问题：展望未来，您认为蛋白质工程中最有希望的发展是什么？您的研究可能如何对未来做出贡献？回答：我最感兴趣的是设计全新的酶。
这一直以来都是蛋白质工程的圣杯，并且仍然是蛋白质设计领域更具挑战性的目标之一。近年来，戴维使用机器学习增强的蛋白质设计方法在这一目标上取得了很大进展，这些方法是最近才在他的实验室中开发出来的。尽管戴维专注于用天然氨基酸构建酶，我的实验室则采用不同的方法，使用自然界中不存在的氨基酸。我相信，我们的方法将真正互补，并揭示关于酶如何工作的重要见解，而这些见解是从研究自然蛋白质中无法获得的。