作者:Mark Howarth 来源:PNAS 发布时间:2012-3-1 13:57:59
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“仿菌”超级胶能黏合蛋白质分子
 
据美国物理学家组织网近日报道,英国牛津大学最近开发出一种仿生超级胶,其超强黏合力无与伦比,能将蛋白质分子黏在一起。这种胶可以用来“抓住”蛋白质,或者把蛋白质黏在物体表面,甚至用它来组装蛋白质和酶,黏合各种纳米结构。无论是在生物技术还是纳米技术领域,都是一件有用的工具。相关论文发表在美国《国家科学院院刊》上。
 
“我们希望能像搭积木那样,把蛋白质黏合组装起来。但由于生物反应之间的力很弱,我们以前控制这一过程的能力还很差。”牛津大学生物化学学院马克·豪沃斯博士说,开发出这种超强分子胶,是受到一种噬肉菌的启发。
 
许多人咽喉都携带有化脓链球菌,它们中有一些比较温和,会引发如婴儿脓疱病或咽喉痛;但另一些却能致命,会导致中毒性休克综合征或噬肉菌症。噬肉菌中有一种特殊的蛋白质FbaB,是它们黏住并侵入人体细胞的利器。
 
“这种蛋白质非常特殊,它能自发地与自己发生反应,形成一把锁扣。”马克解释说,蛋白质都是由氨基酸组成,氨基酸之间以强力共价键形成长链,折叠、连环形成各种三维结构,这些三维结构的力就相对较弱;但化脓链球菌中的FbaB蛋白的三维结构也是由共价键形成,这种强力化学键能在一瞬间就将氨基酸链连接成极牢固的环。
 
研究人员先沿着超级共价键把蛋白质拆解开,把其中较大的一半昵称为“捕谍器”(SpyCatcher),较小一半叫“谍标签”(SpyTag)。然后再让它们碰在一起,结果能再次结合形成强力共价键。这两部分,也包括跟它们黏附在一起的任何东西,也都牢牢地钉在一起。
 
研究人员还用原子力显微镜测试了要多大力量才能让“谍标签”脱离“捕谍器”的掌握。他们向外拉两端时,直到拉它们的工具先破裂了,这两部分仍然牢牢黏在一起;即使在洗涤剂中煮沸了,它们也没有分开。
 
“我们的系统能迅速形成稳定性极高的共价键。‘捕谍器’和‘谍标签’碰到一起能迅速结合,不管在酸性还是中性环境,温度是4℃还是37℃,不管在试管中还是在细胞内,它们都能黏在一起。但它们不会去黏其他的东西,不会把手指和航空模型黏到一起。”马克说,目前还没有其他类似的黏合生物分子的方法。一些化学反应虽然能在蛋白质之间形成共价键,但只有一小部分,而且要很长时间,或者需要紫外线、有毒催化剂及其他反应条件,而这会损害或细胞。
 
这种超级分子胶技术的应用前景广阔。马克说,你可以把“捕谍器”和“谍标签”黏贴在其他你想黏在一起的分子上,比如把一个化学过程中的需要的所有酶黏在一起,做成一个 “小工厂”,能提高反应速度,增加产量;或者把植物转化太阳能的所有生化物质黏在一起,开发人工光合作用的新途径。但其最直接的应用还是在实验室中黏合生物细胞内的蛋白质结构。(来源:科技日报 常丽君)
 
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