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蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及其折疊的空間究竟有多大?大自然是否“探索”了所有這些可能?一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的研究為人們提供了新線(xiàn)索：日本研究人員著手揭示大自然在多大程度上探索了可能的蛋白質(zhì)拓?fù)淇臻g，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一系列令人震驚的前所未知的蛋白質(zhì)折疊，擴(kuò)大了人們的理解并揭示了“蛋白質(zhì)宇宙”的深度。該研究發(fā)表在最新一期《自然·結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》雜志上。
雖然實(shí)驗(yàn)技術(shù)已解開(kāi)了許多蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，但由α螺旋和β鏈的排列和連接性定義的新蛋白質(zhì)折疊的發(fā)現(xiàn)卻變得越來(lái)越罕見(jiàn)。這就提出了一個(gè)問(wèn)題：大自然未探索到的蛋白質(zhì)折疊空間有多大?科學(xué)家們雖進(jìn)行了理論研究，但缺乏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
為了解決這個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，日本理化學(xué)研究所、大阪大學(xué)、名古屋大學(xué)等機(jī)構(gòu)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)根據(jù)物理化學(xué)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了規(guī)則，從理論上預(yù)測(cè)可能的蛋白質(zhì)折疊，然后使用這些規(guī)則來(lái)預(yù)測(cè)新的αβ折疊，該折疊由4—8個(gè)鏈β折疊組成。結(jié)果識(shí)別出12356個(gè)新折疊，是目前的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有的。然后，該團(tuán)隊(duì)嘗試從頭開(kāi)始通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)的新折疊蛋白質(zhì)，以評(píng)估其可折疊性和保真度。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果令人驚訝。對(duì)于所有折疊，計(jì)算設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)非常匹配。這些發(fā)現(xiàn)表明至少存在大約10000個(gè)未探索的αβ折疊，考慮到自然界中僅觀(guān)察到400個(gè)αβ折疊，這是一個(gè)重要的啟示，表明蛋白質(zhì)折疊空間中許多潛在的折疊仍然未知。
這不但為功能性蛋白質(zhì)分子的從頭設(shè)計(jì)鋪平道路，也引發(fā)了關(guān)于進(jìn)化的理論假設(shè)。蛋白質(zhì)可能是通過(guò)重復(fù)使用特定的折疊同時(shí)表達(dá)不同的功能而進(jìn)化的。那么，如果外星生命確實(shí)存在，它也可能利用一組不同的蛋白質(zhì)折疊。
（責(zé)任編輯：華康）
