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美科學(xué)家造出自組裝蛋白絲
有助合成自然界中不存在的全新材料
科技日?qǐng)?bào)北京11月11日電（記者劉霞）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)科學(xué)家首次從頭開(kāi)始，設(shè)計(jì)和制造出自組裝蛋白絲。這些蛋白絲是相同的蛋白質(zhì)亞基自發(fā)結(jié)合在一起形成的長(zhǎng)的螺旋狀線狀結(jié)構(gòu)。最新研究將有助科學(xué)家更好地了解天然蛋白絲的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特征，并制造出自然界中不存在的全新材料，包括媲美或超過(guò)蜘蛛絲強(qiáng)度的人造纖維，以及納米級(jí)電路等。
在自然界中，蛋白絲是活細(xì)胞中若干結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)部分以及許多身體組織的必要組成部分。這些結(jié)構(gòu)和組織包括讓細(xì)胞形成特定結(jié)構(gòu)的細(xì)胞骨架、協(xié)調(diào)細(xì)胞分裂的細(xì)胞微管，以及我們體內(nèi)最常見(jiàn)的蛋白質(zhì)——膠原蛋白等。
為設(shè)計(jì)出這種新蛋白絲，華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)教授戴維·貝克帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)使用了貝克實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的名為“羅塞塔”（Rosetta）的計(jì)算機(jī)程序，該程序可以通過(guò)蛋白的氨基酸序列預(yù)測(cè)其形狀。他們用“羅塞塔”設(shè)計(jì)出了一種小蛋白，其表面有氨基酸，可使它們相互鎖定，從而自我組裝成螺旋狀的蛋白長(zhǎng)絲。研究人員稱，借助這一方法，“我們最終能設(shè)計(jì)出可像樂(lè)高積木一樣拼合的蛋白質(zhì)”。該成果已發(fā)表于《科學(xué)》雜志在線版。
論文第一作者、華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院講師喬治·法利亞斯說(shuō)，新方法設(shè)計(jì)出的蛋白相對(duì)較小，僅由180至200個(gè)氨基酸組成，長(zhǎng)度僅約1納米，但可組裝成長(zhǎng)度超1萬(wàn)納米的穩(wěn)定長(zhǎng)絲。
研究還證明，通過(guò)修改設(shè)計(jì)出的蛋白在溶液中的濃度，并添加抑制蛋白結(jié)合能力的添加物，可驅(qū)動(dòng)細(xì)絲生長(zhǎng)或解散。
貝克說(shuō)：“對(duì)細(xì)絲形成動(dòng)力進(jìn)行編程的能力將使我們深入了解自然界中的蛋白長(zhǎng)絲如何組裝和解開(kāi)。這些蛋白非常穩(wěn)定，可作為易于修改的支架，應(yīng)用于從新型診斷測(cè)試到納米電子設(shè)備等各種領(lǐng)域。”
總編輯圈點(diǎn)
新材料之新，在于它們往往擁有傳統(tǒng)材料所不擁有的一種或多種優(yōu)異性能：耐高溫、耐高壓、抗輻射、自修復(fù)、超輕、超韌度等等。正是這些優(yōu)異性能讓那些以往難以實(shí)現(xiàn)的科研設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。例如，要研制可以在深海作業(yè)的水下自主機(jī)器人，需要能夠承受海底極端高壓環(huán)境的材料；要實(shí)現(xiàn)核聚變能源即“人造太陽(yáng)”，需要大量能夠承受超強(qiáng)輻射的材料。可以毫不夸張地說(shuō)，新材料為眾多新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供了不可或缺的載體。
