Science里程碑成果：首个人造转运蛋白

　　

生物通报道：细胞膜保护人类细胞不受外界侵扰，这是一道很难穿越的分子屏障。日前，科学家们构建了首个人造转运蛋白，能够携带特定原子跨越细胞膜。这一成果开辟了一个新领域，能为纳米科技、医学等众多领域提供帮助。

这项研究由加州大学、麻省理工等机构完成，发表在十二月十九日的Science杂志上，是设计和理解膜蛋白的一个重要里程碑。

绝大多数生物分子都无法穿过脂质的细胞膜，细胞需要通过转运蛋白来获取营养和清除代谢废物。这些精妙的分子机器镶嵌在细胞膜中，就像一个个铁面无私的看门人，只在需要的时候允许特定物质出入。科学家们几十年前就认识了转运蛋白，但一直还不清楚它们的确切作用机制。

为了进一步了解转运蛋白，研究人员开始尝试从头制造这样的分子机器。他们通过计算机模拟设计转运蛋白的功能，决定其氨基酸的排列和组成。按照设计这个转运蛋白应该能够正向转运锌离子，同时反向转运质子。他们根据计算机得出的蓝图，在实验室中制造了人工分子“Rocker”。Rocker有着特殊的分子动态，能够在两个状态之间摇摆。

“我们兴奋的发现，Rocker在实验中成功转运了锌和质子，也的确有在两个状态之间切换，”加州大学的助理教授Gevorg Grigoryan说。“而且Rocker还表现出很大的选择性，无法转运钙离子。”（延伸阅读：Nature子刊：成功合成人造核糖体）

蛋白在细胞中执行了大量的任务，包括催化、感知等等。学会设计执行特殊任务的新蛋白，就能将蛋白所能提供的丰富功能用到各种各样的领域，比如开发更好的药物、智能材料和清洁能源。

“我们这项研究是一个重要的进步，研究表明，计算机模拟可以将原子结构和分子动态统一起来，设计出能够执行复杂功能的蛋白，与天然分子机器媲美，”Grigoryan说。“这也是设计和理解膜蛋白的重要里程碑，这类蛋白一直是生物学研究中的一大挑战。”

 

生物通编辑：叶予

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