復(fù)雜分子的出現(xiàn)沒有進(jìn)化或設(shè)計(jì)

在生物學(xué)中，折疊蛋白負(fù)責(zé)最高級的功能。這些復(fù)雜的蛋白質(zhì)是科學(xué)家進(jìn)化或設(shè)計(jì)的結(jié)果?，F(xiàn)在，由格羅寧根大學(xué)系統(tǒng)化學(xué)教授Sij Brentotto領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一類新的復(fù)雜折疊分子，它們是從簡單的成分中自發(fā)產(chǎn)生的。該結(jié)果于1月16日發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會雜志》上。

奧托的團(tuán)隊(duì)研究了簡單的結(jié)構(gòu)單元——在這種情況下，與氨基酸天冬氨酸相連的核堿基——可以形成環(huán)。在之前的研究中，奧托已經(jīng)證明了這個(gè)環(huán)可以形成一個(gè)可以生長和分裂的疊層，并且表現(xiàn)出一定程度的化學(xué)演化。但這次發(fā)生了不同的事情。奧托：“我的一個(gè)博士生劉斌注意到，形成了一個(gè)非常大的環(huán)和一個(gè)由15個(gè)嵌段組成的聚合物。它們非常穩(wěn)定，所以最終大部分積木都變成了這些環(huán)。

折疊模式

在用X射線結(jié)晶學(xué)研究了環(huán)結(jié)構(gòu)后，研究小組清楚地知道它們是折疊的。當(dāng)環(huán)堆疊時(shí)，分子之間有相互作用。在這種情況下，相互作用發(fā)生在大分子中。環(huán)的疏水部分折疊到分子的中心，這也是蛋白質(zhì)在水中的情況。然而，折疊模式完全不同。蛋白質(zhì)是由胺鍵連接的聚合物。在我們的分子中，構(gòu)件只通過二硫鍵連接。結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致不同的折疊模式。

這是第一次描述與蛋白質(zhì)完全不同的復(fù)雜折疊結(jié)構(gòu)(或折疊結(jié)構(gòu))。奧托解釋說，盡管經(jīng)過幾十年的研究，我們?nèi)匀粵]有可靠的設(shè)計(jì)規(guī)則來完全預(yù)測蛋白質(zhì)的折疊。這阻礙了新酶的設(shè)計(jì)。不同類型的折疊分子可以幫助我們了解分子折疊的基本規(guī)律。“此外，我們在論文中描述的分子只是我們發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)。在過去的一年里，我們發(fā)現(xiàn)了更多，并將在以后發(fā)布。

原始生命

蛋白質(zhì)主要有兩種折疊結(jié)構(gòu)：螺旋和折疊。奧托說：“在蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)中，科學(xué)家使用這些主題的變體，例如添加額外的螺旋。"它們往往接近大自然所能提供的東西。"新的折疊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生五個(gè)芳香環(huán)的五個(gè)折疊。整個(gè)分子有五重對稱性。"然而，我們?nèi)栽谘芯康钠渌虼蓟Y(jié)構(gòu)也顯示出其他類型的折疊."

從這種新折疊分子的發(fā)現(xiàn)中得出的一個(gè)令人驚訝的結(jié)論是，復(fù)雜性可以自發(fā)發(fā)生?！斑@對于生命起源的研究非常有意義：很明顯，你可以在生物進(jìn)化開始之前得到這些復(fù)雜的分子?！眾W托解釋說，新分子的形成實(shí)際上是由折疊驅(qū)動的。“這很特別。這個(gè)分子的能級很低。這將平衡從小環(huán)的“隨機(jī)”混合物推向這個(gè)特別穩(wěn)定的15聚體。

合理設(shè)計(jì)

新的折疊分子將增加我們對分子折疊的理解，這將刺激合理的分子設(shè)計(jì)。目前還不清楚巰基聚合物是否像催化劑(如天然蛋白質(zhì))一樣有用?！拔覀冎浪鼈兛梢耘c其他分子結(jié)合，但我們?nèi)栽谂ふ宜鼈兪欠窬哂写呋匦?，例如酶。”折疊對于在酶中產(chǎn)生活性位點(diǎn)非常重要：“你需要非常精確地定位殘基來產(chǎn)生活性位點(diǎn)。這不能通過氨基酸之間的直接化學(xué)鍵來實(shí)現(xiàn)。只能通過折疊來實(shí)現(xiàn)。

JACS論文的第一作者劉斌博士在這項(xiàng)研究中發(fā)揮了非常重要的作用。奧托說：他發(fā)現(xiàn)了折疊分子。隨后，波蘭的Piotr Chmielewski研制出用于X射線衍射研究的晶體，劉與他合作完成碩士論文。Chmielewski的實(shí)驗(yàn)室也進(jìn)行了核磁共振研究。與恩尼奧贊格蘭多和尼古拉德米特里在完成了同步加速器研究。劉從格羅寧根旅行到波蘭，然后把樣品帶到。

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