“仿菌”超級膠能黏合蛋白質分子

日期：2012-03-01 08:37:37

據報道，英國牛津大學最近開發出一種仿生超級膠，其超強黏合力無與倫比，能將蛋白質分子黏在一起。這種膠可以用來“抓住”蛋白質，或者把蛋白質黏在物體表面，甚至用它來組裝蛋白質和酶，黏合各種納米結構。無論是在生物技術還是納米技術領域，都是一件有用的工具。相關論文發表在《美國國家科學院院刊》上。

“我們希望能像搭積木那樣，把蛋白質黏合組裝起來。但由于生物反應之間的力很弱，我們以前控制這一過程的能力還很差。”牛津大學生物化學學院馬克·豪沃斯博士說，開發出這種超強分子膠，是受到一種噬肉菌的啟發。

許多人咽喉都攜帶有化膿鏈球菌，它們中有一些比較溫和，會引發如嬰兒膿皰病或咽喉痛；但另一些卻能致命，會導致中毒性休克綜合征或噬肉菌癥。噬肉菌中有一種特殊的蛋白質FbaB，是它們黏住并侵入人體細胞的利器。

“這種蛋白質非常特殊，它能自發地與自己發生反應，形成一把鎖扣。”馬克解釋說，蛋白質都是由氨基酸組成，氨基酸之間以強力共價鍵形成長鏈，折疊、連環形成各種三維結構，這些三維結構的力就相對較弱；但化膿鏈球菌中的FbaB蛋白的三維結構也是由共價鍵形成，這種強力化學鍵能在一瞬間就將氨基酸鏈連接成極牢固的環。

研究人員先沿著超級共價鍵把蛋白質拆解開，把其中較大的一半昵稱為“捕諜器”（SpyCatcher），較小一半叫“諜標簽”（SpyTag）。然后再讓它們碰在一起，結果能再次結合形成強力共價鍵。這兩部分，也包括跟它們黏附在一起的任何東西，也都牢牢地釘在一起。

研究人員還用原子力顯微鏡測試了要多大力量才能讓“諜標簽”脫離“捕諜器”的掌握。他們向外拉兩端時，直到拉它們的工具先破裂了，這兩部分仍然牢牢黏在一起；即使在洗滌劑中煮沸了，它們也沒有分開。

“我們的系統能迅速形成穩定性極高的共價鍵。‘捕諜器’和‘諜標簽’碰到一起能迅速結合，不管在酸性還是中性環境，溫度是4℃還是37℃，不管在試管中還是在細胞內，它們都能黏在一起。但它們不會去黏其他的東西，不會把手指和航空模型黏到一起。”馬克說，目前還沒有其他類似的黏合生物分子的方法。一些化學反應雖然能在蛋白質之間形成共價鍵，但只有一小部分，而且要很長時間，或者需要紫外線、有毒催化劑及其他反應條件，而這會損害或細胞。

這種超級分子膠技術的應用前景廣闊。馬克說，你可以把“捕諜器”和“諜標簽”黏貼在其他你想黏在一起的分子上，比如把一個化學過程中的需要的所有酶黏在一起，做成一個 “小工廠”，能提高反應速度，增加產量；或者把植物轉化太陽能的所有生化物質黏在一起，開發人工光合作用的新途徑。但其最直接的應用還是在實驗室中黏合生物細胞內的蛋白質結構。