宾夕法尼亚州立大学研究人员开发的全原子蛋白质折叠计算机模拟显示，一种新发现的蛋白质错误折叠类型具有独特的结构特征：当氨基酸链形成不该出现的缠结环结构，或未在应形成缠结的部位形成时，会永久性破坏蛋白质功能。这种折叠错误能逃过细胞质量监控系统，与质谱实验观察到的结构变化高度吻合。
该研究团队由化学系教授Ed O'Brien领导，他在神经退行性疾病研究中指出："蛋白质错误折叠不仅导致阿尔茨海默病、帕金森病等疾病，更与衰老过程密切相关。我们的全原子模拟确认了这种新型缠结折叠的存在，并正在探索将其转化为治疗靶点的可能性。"
研究显示，蛋白质的三维结构由氨基酸序列决定，任何折叠过程中的偏差都会影响其生物功能。最新发现的错误折叠类型涉及蛋白质结构的缠结状态异常——如同绳索打结般，本应解开的区域异常缠绕或应缠绕的区域未能形成正常结构。通过模拟两个小型蛋白质的折叠过程，研究人员观察到这类错误折叠虽短暂存在，但在常规尺寸蛋白质中却能持续存在。
"此前我们使用的粗粒度模型仅模拟到氨基酸层面，"论文第一作者Quyen Vu解释道，"这次的全原子模拟验证了缠结错误折叠的稳定性，并揭示其持久性原理：一方面错误结构需要回溯多步折叠才能修正，另一方面异常缠结常深埋于蛋白质内部，难以被细胞识别。"
实验验证环节通过质谱技术追踪蛋白质折叠过程，发现模拟中预测的错误折叠区域与实验观测的结构变化完全吻合。研究团队成员包括宾夕法尼亚州立大学化学系Ian Sitarik等研究人员，以及波兰科学院的Mai Suan Li团队。
该研究获美国国家科学基金会等机构资助，利用宾夕法尼亚州立大学Roar超算中心等设施完成模拟计算。相关成果发表于《科学进展》期刊（DOI:10.1126/sciadv.adt8974），为理解蛋白质错误折叠与疾病的关系提供了新的分子机制视角。
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