[生物通讯]马里兰大学的一组研究人员首次观察到一些蛋白－－即控制生活细胞中的每一个功能的氨基酸长链是如何一步步地集合到一起的。他们的发现可能彻底改变科学家对蛋白质的看法。

    在12月13日期的《科学》（Science）杂志上，马里兰的研究小组观察了一个蛋白是如何“成形”－－即折叠的”，这个过程并非如长期认为的那样是突然发生的行为，而是在一系列步骤中逐渐发生的。

    “一直认为蛋白只有两种状态，就像一个开关一样。”研究的领导人马里兰大学的生物化学教授Victor Munoz说道。“我们的发现显示，蛋白的行动更像是变阻器，它是逐渐折叠和解折叠的。”

    这项发现不仅可以使研究人员更好地了解蛋白是如何组装、彼此如何合作的，而且还为科学家提供了一个预测蛋白如何行动的工具。“我们知道蛋白折叠是自发的，无需任何其它帮助，但我们不知道它们折叠的规则。现在，我们可以了解某些规则了。”Munoz说道。

    “如同模糊逻辑中的灰色区域，或量子计算机的潜在能量，这些分子变阻器超越了传统的蛋白‘二进制’开关，揭示了一套全新的蛋白间通讯工具，这套工具对于复杂网络的调控可能至为关键。”

    自人类基因组测序完成以来，蛋白研究呈现出新的重要性。“基因组序列只告诉我们蛋白将由什么样的氨基酸序列组成。”Munoz说。“DNA储存着这些信息，但细胞中的所有工作都是由蛋白来完成的。它们是执行机体中绝大多数重要功能的纳米机器。它们是细胞的警察、消防员、化学工厂、筑路工和通讯工程师。“

    “蛋白彼此同步形成网络，产生复杂的细胞反应，如对激素和其它刺激物的反应等。这是我们了解蛋白彼此之间如何通讯交流的一条途径，我们的发现可能引起巨大的反响。”

    马里兰研究小组发现的关键是他们将理论、细致的实验方法和计算机模型结合到一起。蛋白的能量风景理论（ energy landscape theory）10多年前就预言一些蛋白的折叠和解折叠无需穿越自由能的藩篱，这就是所谓的“倾斜折叠”（downhill folding）过程，Munoz解释说。“但这个过程没有被实验证实，因为人们不知道如何寻找这样的行为。”

    Munoz和他的研究小组意识到倾斜折叠应该是以一个逐渐解折叠的过程发生的，这个过程中不同的蛋白质片段结构是一点点融合到一起的，由此他们开始检验这个理论。研究小组加热大肠杆菌的一个小蛋白，以降低这个过程的每一步中该蛋白的稳定性。然后研究人员通过一套组合的生物物理技术跟踪了这个过程－－组合技术中的每一种都会对应的不同蛋白质结构敏感，并通过计算机模型对数据进行了分析。

    “这是只能观察到汽车零部件刹那间一跃而起组成一部完整汽车与观察到汽车在生产线中是如何一步步逐渐装配成一个整体之间的差异。”Munoz打比方说。

    当Munoz的研究小组开始这项研究时，他们检查的实际上是蛋白质的另一方面。“我们尽力创造出一组可被视作结构原型的简单蛋白。这是令人惊奇之处。”Munoz说。

    Munoz的合作者包括刚刚离开马里兰大学、前往德国拜罗依特大学任教的Maria M. Garcia-Mira、马里兰大学的Mourad Sadqi 和 Niels Fischer、以及西班牙Granada大学的ose M. Sanchez-Ruiz。

消息来源：马里兰大学

生物通编译自BIO.COM