无中生有!美造出自然界不存在的全新材料——科学家首次从头设计和制造自组装蛋白丝

2018-11-09 14:49:00 来源: 科技日报-钱柜娱乐官网 作者: 刘霞

科技日报北京11月9日电(记者刘霞)据美国物理学家组织网8日报道,美国科学家首次从头开始,设计和制造出自组装蛋白丝。这些蛋白丝是相同的蛋白质亚基自发结合在一起形成的长的螺旋状线状结构。最新研究将有助科学家更好地了解天然蛋白丝的结构和力学特征,并制造出自然界中不存在的全新材料。

在自然界中,蛋白丝是活细胞中若干结构和运动部分以及许多身体组织的必要组成部分。这些结构和组织包括让细胞形成特定结构的细胞骨架、协调细胞分裂的细胞微管,以及我们体内最常见的蛋白质—胶原蛋白等。

最新研究负责人、华盛顿大学医学院生物化学教授、戴维·贝克说:“新研究将有助于我们更好地了解天然蛋白丝的结构和力学特征,让我们制造出自然界中不存在的全新材料。包括等于或超过蜘蛛丝强度的人造纤维,以及纳米级电路等。”

为设计出这种新蛋白丝,研究人员使用了贝克实验室开发的名为“罗塞塔”(Rosetta)的计算机程序,该程序可以通过蛋白的氨基酸序列预测其形状。

在新研究中,科学家们使用“罗塞塔”设计出了一种小蛋白,其表面有氨基酸,可使它们相互锁定,从而自我组装成螺旋状的蛋白长丝。研究人员称,借助这一方法,“我们最终能设计出可像乐高积木一样拼合的蛋白质。”研究发表于今天出版的《科学》在线版上。

研究第一作者、华盛顿大学医学院讲师乔治·法利亚斯说,新方法设计出的蛋白相对较小,仅由180至200个氨基酸组成,长度仅约1纳米,但可组装成长度超1万纳米的稳定长丝。

研究还证明,通过修改设计出的蛋白在溶液中的浓度,并添加抑制蛋白结合能力的添加物,可驱动细丝生长或解散。

贝克说:“对细丝形成动力进行编程的能力将使我们深入了解自然界中的蛋白长丝如何组装和解开。这些蛋白非常稳定,可作为易于修改的支架,用于从新型诊断测试到纳米电子设备的各种应用领域。”

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责任编辑:夏青