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首个被证明具有维持生命功能的人工酶

发布时间:2018-02-02

科学家们一直在追求极致的人造生物。继人工染色体、人工细胞膜之后,普林斯顿大学实验室成功合成了能在细胞内发挥作用的人工蛋白酶Syn-F4。这种人工蛋白完全由合成基因编码,内含20种氨基酸,总长度约为100个氨基酸。

酶是生命运转的关键钥匙。生物学实际上是生化反应和催化的系统科学,每个关键步骤都需要酶的催化。没有酶,有些反应的速度就不够快,支撑不了生命体生存。

研究人员敲除大肠杆菌(E. coli)四个特定基因,使细胞失活而死,当把人工设计的蛋白酶注入这些大肠杆菌后,竟能起死回生。实验证明,该蛋白酶至少能催化一个生物反应。

纯化的Syn-F4能水解含铁铁肠菌素(siderophore ferric enterobactin),能让原本无法存活的大肠杆菌在含铁的限制培养基中生长,表明新序列能为生物体提供维持生存的酶功能。实验证明这是目前唯一被证明可以拯救基因缺失的外源蛋白(非生物本源序列)。

经过数百万年,细胞才进化出FeS酶来水解肠菌素(enterobactin)。研究酶的结构、功能和机制,通过相关序列来推断其演化过程并不太难,难的是面对水解肠菌素的生化问题。研究人员现已证明,一种从未存在过的酶(仅限实验室制造),可能是该生化问题的另一个解。这意味着,人类将跳出自然界局限来生产蛋白质,原本需要花费数十亿年才能进化出的蛋白,原来只要花费几个月就能创造。

(信息来源:生物通)