據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國科學家首次從頭開始，設計和制造出自組裝蛋白絲。這些蛋白絲是相同的蛋白質亞基自發(fā)結合在一起形成的長的螺旋狀線狀結構。最新研究將有助科學家更好地了解天然蛋白絲的結構和力學特征，并制造出自然界中不存在的全新材料，包括媲美或超過蜘蛛絲強度的人造纖維，以及納米級電路等。

    在自然界中，蛋白絲是活細胞中若干結構和運動部分以及許多身體組織的必要組成部分。這些結構和組織包括讓細胞形成特定結構的細胞骨架、協(xié)調(diào)細胞分裂的細胞微管，以及我們體內(nèi)最常見的蛋白質——膠原蛋白等。

    為設計出這種新蛋白絲，華盛頓大學醫(yī)學院生物化學教授戴維·貝克帶領的團隊使用了貝克實驗室開發(fā)的名為“羅塞塔”（Rosetta）的計算機程序，該程序可以通過蛋白的氨基酸序列預測其形狀。他們用“羅塞塔”設計出了一種小蛋白，其表面有氨基酸，可使它們相互鎖定，從而自我組裝成螺旋狀的蛋白長絲。研究人員稱，借助這一方法，“我們最終能設計出可像樂高積木一樣拼合的蛋白質”。該成果已發(fā)表于《科學》雜志在線版。

    論文第一作者、華盛頓大學醫(yī)學院講師喬治·法利亞斯說，新方法設計出的蛋白相對較小，僅由180至200個氨基酸組成，長度僅約1納米，但可組裝成長度超1萬納米的穩(wěn)定長絲。研究還證明，通過修改設計出的蛋白在溶液中的濃度，并添加抑制蛋白結合能力的添加物，可驅動細絲生長或解散。

    貝克說：“對細絲形成動力進行編程的能力將使我們深入了解自然界中的蛋白長絲如何組裝和解開。這些蛋白非常穩(wěn)定，可作為易于修改的支架，應用于從新型診斷測試到納米電子設備等各種領域。”

    新材料之新，在于它們往往擁有傳統(tǒng)材料所不擁有的一種或多種優(yōu)異性能：耐高溫、耐高壓、抗輻射、自修復、超輕、超韌度等等。正是這些優(yōu)異性能讓那些以往難以實現(xiàn)的科研設想成為現(xiàn)實。例如，要研制可以在深海作業(yè)的水下自主機器人，需要能夠承受海底極端高壓環(huán)境的材料；要實現(xiàn)核聚變能源即“人造太陽”，需要大量能夠承受超強輻射的材料。可以毫不夸張地說，新材料為眾多新技術的應用和發(fā)展提供了不可或缺的載體。

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責任編輯：王元

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