新的研究证实了1953年预测的“波纹片”蛋白质结构

1953年首次预测的一种被称为“rippled sheets”的不同寻常的蛋白质结构，现在已经在实验室中被创造出来，并使用x射线晶体学对其进行了详细的表征。新的发现可能使基于波纹片结构的独特材料的合理设计成为可能。

　　

   

   

图:波纹贝塔蛋白是褶皱贝塔蛋白的变体，这是在数千种蛋白质中发现的一种著名的结构母题。莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)和罗伯特·科里(Robert Corey)在1953年描述了波动的β sheet，但几十年来，它在很大程度上仍是一种理论结构。科学家们现在已经在实验室中创造出了波纹片，并使用x射线晶体学对其结构进行了表征。    

图片来源:J. Raskatov

1953年首次预测的一种被称为“波纹贝塔片”的不同寻常的蛋白质结构，现在已经在实验室中被创造出来，并使用x射线晶体学对其进行了详细的表征。

今年7月发表在《化学科学》(Chemical Science)杂志上的新发现，可能使基于波纹片状结构的独特材料的合理设计成为可能。

加州大学圣克鲁兹分校化学和生物化学副教授、该论文的通讯作者Jevgenij Raskatov说:“我们的研究建立了波纹贝塔片层（β sheet）构型，作为具有普遍特征的motif，并为基于结构的独特分子结构设计开辟了道路，具有材料开发和生物医学应用的潜力。”

蛋白质的形状和大小千变万化，在活细胞中发挥着各种各样的结构和功能作用。某些常见的结构基序，如阿尔法螺旋，在许多蛋白质结构中都有发现。

波纹片是β sheet的一种变异，这是在数千种蛋白质中发现的一种著名的结构母题。莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)和罗伯特·科里(Robert Corey)在1953年描述了波纹贝塔薄片，两年前他们提出了褶皱贝塔薄片的概念。虽然折叠的β sheet是众所周知的，通常被简单地称为β sheet，但几十年来，波纹的β sheet在很大程度上仍然是一种理论结构。

在此前发表于2021年的一项研究中，拉斯卡托夫的团队报告称，通过将小肽与等量的镜像混合，获得了波纹贝塔薄片结构。研究人员使用了镜像形式的三苯丙氨酸，一种由三个苯丙氨酸氨基酸组成的短肽。镜像多肽成对结合形成“二聚体”，具有预测的结构，但它们没有形成鲍林和科里假设的延伸的、周期性波纹的β片层形貌。

拉斯卡托夫说:“二聚体聚集在一起形成人字形层结构，这引起了人们对周期性波纹β片层结构是否可行的怀疑。”

在这项新的研究中，研究人员用其他氨基酸取代了其中一种三苯丙氨酸，从而产生了略微不同的三肽及其镜像。使用这些新的三肽，他们能够创造出三种不同的聚合肽系统，这些系统形成了延伸的反平行波纹贝塔薄片层，其中镜像肽链以交替的方式排列。x射线晶体学结果表明，晶体结构与Pauling和Corey的预测基本一致。

这篇论文的第一作者之一是拉斯卡托夫实验室的工作人员阿玛鲁卡·哈扎里(Amaruka Hazari)和加州大学洛杉矶分校的迈克尔·萨瓦亚(Michael Sawaya)。其他合著者包括加州大学圣克鲁兹分校的Timothy Johnstone和加州大学洛杉矶分校的Niko Vlahakis、David Boyer、Jose Rodriguez和David Eisenberg。这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持。