“仿菌”超级胶能黏合蛋白质分子

南国知心

    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