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【bio-news】全人工蛋白成功维持细菌生命
—— Docofsoul
译者：Docofsoul
《每日科学》2011年1月7日报道 —— 普林斯顿大学科学家首次创建了能够维持活细胞生长的人工蛋白，这一突破性的成就将有助于科学家“建立”新的生物学系统。
普林斯顿化学教授Michael Hecht领导一支研究团队首次创建了可维持活细胞生长的人工蛋白。这些合成蛋白从零开始设计并根据人工基因指令表达。本图示意Michael Hecht手举含有人工蛋白的活细菌样本。（图片来源：Brian Wilson）
该研究团队创建了此前从未在自然界发现过的遗传序列。科学家显示这些序列能够生产支持细胞内生命活动的物质，其便捷水平与自然界本身所拥有的工具包所产生的蛋白并无二致。
领导这项研究的普林斯顿化学教授Michael Hecht 说：“这里我们所拥有的是分子机器，尽管其设计从零开始并由人造基因表达，却能够在活的有机体内良好地发挥功能。这就告诉我们，生命的分子部件工具包并不限于自然界业已存在的部件（基因与蛋白）。”
Hecht说，这项工作代表了合成生物学的一项重大进步。合成生物学是一个崭露头角的研究领域。在该领域中，科学家设计并建构自然界尚不存在的生物元件与系统。该领域的研究目标之一是：开发一种由特殊化学模式构成的全人工基因组。
他说：“我们的工作提示：建立能够支持细胞生命的人工基因组可能在力能所及的范围内。”
此前，几乎所有的合成生物学研究工作都集中于重组从自然界有机体中抽取的部件。相比之下，本研究结果则显示：无须借助于天然有机体，通过实验室设计的高分子即可实现生物功能。
虽然科学家此前业已显示可设计蛋白使之折叠、并且在某些情形中可催化反应，普林斯顿大学研究小组的工作则代表了创建这些合成蛋白的新前沿。
该研究由Hecht与三位普林斯顿的往届毕业生与一位前博士后研究员完成，在线发表于《PLoS ONE,》（《公共科学图书馆·综合》）。
Hecht与其实验室学生研究了实验中不同分子（人工蛋白）尺寸上的生物学过程之间的关系。比如说，他正在研究大脑中蛋白的错误折叠导致阿尔茨海默病的具体过程，他也参与一项利用化合物来阻止这一过程的研究。在与这篇新论文有关的工作中，他与学生对促使基础水平上蛋白的常规折叠的过程很感兴趣（因为蛋白需要折叠以发挥功能）、他们也对某些关键系列已经进化成为生存核心的具体原因感兴趣。
蛋白是有机体的“生力军”，其生产首先必须接受来自细胞DNA指令。任何特定蛋白的特性均由由20个化学物即氨基酸组成的特殊序列来决定。如果不同的氨基酸可被视为字母表中的字符的话，每种蛋白序列就组成了其独特的“句子”。
并且，Hecht指出，如果一种蛋白的长度为一百个氨基酸（大多数的蛋白甚至更长），那么不同蛋白序列存在的可能性就极大（几乎是个天文数字）。他的小组的研究核心是探究在如此多的可能性存在的情形下人体只产生十万种左右不同的蛋白的具体原因。他们想搞清楚：这些特定蛋白是由于某种原因而变得特殊吗？也许其它形式的蛋白也一样能发挥功能，虽然进化之神尚未有机会来对它们一探究竟。
Hecht及其研究小组开始创建由此前未见之于自然界的遗传序列编码的人工蛋白。他们生产了大约一百万氨基酸序列，这些序列经设计可折叠成稳定的三维结构。
论文的共同作者、2010年在普林斯顿大学获得博士学位的Michael Fisher （目前在加州大学伯克利分校担任博士后研究员）说：“我相信这项研究工作中最引人入胜的部分是：这些人工基因编制的信息是全新的。该信息并非来自自然界已有的任何基因，与自然基因编码的信息同样不存在重要关联，但其最终的结果仍然（成功）维持了微生物的活力并使之正常发挥功能。这可能跟造句类似，想出了崭新的单词，试验任何一个新单词能够取代句子中的原来单词的可能性；结果发现，在一些例子中，虽然结合了新的单词，但句子的意思实际上还是一样。”
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作者:admin@医学,生命科学 2011-01-14 00:45
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